उपकला पुनर्जनन और टर्नओवर

उपकला शरीर के सबसे तेज़ी से नवीनीकृत होने वाले ऊतकों में से हैं। चूंकि वे उजागर सतहों पर स्थित होते हैं, इसलिए उनकी कोशिकाएं लगातार नष्ट होती रहती हैं और उन्हें प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए, यह प्रक्रिया निवासी स्टेम और पूर्वज कोशिकाओं द्वारा संचालित होती है। नवीनीकरण बाधा को अक्षुण्ण रखता है जबकि ऊतक को चोट के बाद ठीक होने की अनुमति देता है, और टर्नओवर की दर विभिन्न उपकलाओं के बीच व्यापक रूप से भिन्न होती है।

Definition

उपकला पुनर्जनन और टर्नओवर सतह से खोई हुई उपकला कोशिकाओं का निवासी स्टेम और पूर्वज कोशिकाओं के प्रसार और विभेदन द्वारा निरंतर प्रतिस्थापन है, जो ऊतक समस्थिति को बनाए रखता है और मरम्मत को सक्षम बनाता है।

Scope

यह विषय उपकला टर्नओवर की अवधारणा, इसे बनाए रखने वाली स्टेम- और पूर्वज-कोशिका प्रणालियों (आंतों की क्रिप्ट और एपिडर्मिस को अच्छी तरह से अध्ययन किए गए मॉडल के रूप में), प्रसार और विभेदन के बीच संतुलन जो समस्थिति बनाए रखता है, और चोट के बाद मरम्मत को शामिल करता है। यह इन्हें ऊतक विज्ञान और कोशिका-जीव विज्ञान संदर्भ सामग्री के रूप में मानता है न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• उपकलाओं को निरंतर नवीनीकरण की आवश्यकता क्यों होती है, और यह कितनी तेज़ी से होता है?
• आंत और त्वचा जैसे ऊतकों में उपकला स्टेम कोशिकाएं कहाँ स्थित होती हैं?
• प्रसार और विभेदन के बीच संतुलन कैसे बनाए रखा जाता है?
• चोट के बाद उपकला की मरम्मत सामान्य टर्नओवर से कैसे संबंधित है?

Key concepts

• ऊतक टर्नओवर और नवीनीकरण दर
• स्टेम कोशिकाएं और पारगमन-प्रवर्धक (पूर्वज) कोशिकाएं
• आंतों की क्रिप्ट-विलस अक्ष
• एपिडर्मिस की बेसल परत एक स्टेम-कोशिका डिब्बे के रूप में
• प्रसार और विभेदन का संतुलन (समस्थिति)
• चोट के बाद मरम्मत
• स्टेम-कोशिका ऑर्गेनोइड्स (इन विट्रो में क्रिप्ट-विलस संरचनाएं)

Key theories

आंतों की उपकला नवीनीकरण का एकात्मक (एकल-उत्पत्ति) सिद्धांत

चेंग और लेब्लोंड ने प्रस्तावित किया कि छोटी आंत की उपकला के कई विभेदित कोशिका प्रकार सभी क्रिप्ट में एक सामान्य स्टेम-कोशिका आबादी से उत्पन्न होते हैं, एक मॉडल जिसे बाद में क्रिप्ट स्टेम कोशिकाओं की पहचान से समर्थन मिला।

Mechanisms

नवीनीकृत होने वाली उपकला में, एक परिभाषित डिब्बे में स्टेम कोशिकाएं विभाजित होकर पारगमन-प्रवर्धक पूर्वज कोशिकाओं को उत्पन्न करती हैं जो सतह की ओर बढ़ने पर प्रसारित होती हैं और फिर विभेदित होती हैं, जहां परिपक्व कोशिकाएं झड़ जाती हैं। चेंग और लेब्लोंड (1974) ने एकात्मक सिद्धांत को आगे बढ़ाया कि छोटी आंत की उपकला की विभेदित कोशिकाएं एक सामान्य क्रिप्ट मूल साझा करती हैं; बाद के काम ने Lgr5-व्यक्त करने वाली क्रिप्ट-आधार स्तंभ कोशिकाओं को निवासी स्टेम कोशिकाओं के रूप में पहचाना (बार्कर एट अल।, 2007), और ऐसी एकल कोशिकाएं संवर्धन में स्व-संगठित क्रिप्ट-विलस ऑर्गेनोइड्स उत्पन्न कर सकती हैं (सातो एट अल।, 2009)। एपिडर्मिस में, बेसल परत में स्टेम कोशिकाएं स्तरीकृत उपकला के निरंतर ऊपर की ओर प्रतिस्थापन को बनाए रखती हैं (ब्लैनपेन और फुच्स, 2009)। इन स्टेम-कोशिका प्रणालियों की आजीवन गतिविधि उपकला समस्थिति को उम्र बढ़ने और कैंसर से भी जोड़ती है (रॉसी एट अल।, 2008)।

Clinical relevance

तेज़ी से नवीनीकृत होने वाली उपकला उन आघातों के प्रति संवेदनशील होती है जो विभाजित कोशिकाओं को लक्षित करते हैं, और अव्यवस्थित नवीनीकरण घाव भरने और कैंसर से संबंधित है, जो अक्सर उच्च टर्नओवर वाली उपकला में उत्पन्न होता है। इन संबंधों को जैविक पृष्ठभूमि के रूप में संक्षेपित किया गया है और इसका उद्देश्य नैदानिक या उपचार सलाह के रूप में नहीं है।

Evidence & guidelines

यहां कोशिका-नवीनीकरण का विवरण शास्त्रीय लेबलिंग अध्ययनों और आधुनिक स्टेम-कोशिका जीव विज्ञान पर आधारित है, जिसमें क्रिप्ट स्टेम कोशिकाओं की वंशावली-ट्रेसिंग पहचान और ऑर्गेनोइड प्रयोग शामिल हैं (चेंग और लेब्लोंड, 1974; बार्कर एट अल।, 2007; सातो एट अल।, 2009; ब्लैनपेन और फुच्स, 2009)।

History

बीसवीं सदी के मध्य के ऑटोरेडियोग्राफिक लेबलिंग अध्ययनों से पता चला कि आंतों की परत जैसी उपकलाएं लगातार नवीनीकृत होती हैं और चेंग और लेब्लोंड (1974) को एक सामान्य क्रिप्ट स्टेम सेल के एकात्मक सिद्धांत तक ले गईं। इन स्टेम कोशिकाओं की आणविक पहचान 2007 में Lgr5 मार्कर (बार्कर एट अल।, 2007) के साथ स्थापित की गई थी, और 2009 में यह प्रदर्शन कि एकल स्टेम कोशिकाएं ऑर्गेनोइड्स बनाती हैं (सातो एट अल।, 2009) ने उपकला नवीनीकरण के लिए एक नया प्रायोगिक दृष्टिकोण खोला।

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

आंतों की उपकला कितनी जल्दी नवीनीकृत होती है?

छोटी आंत की परत शरीर के सबसे तेज़ी से नवीनीकृत होने वाले ऊतकों में से एक है; मनुष्यों में इसकी सतह कोशिकाएं आमतौर पर कुछ दिनों में प्रतिस्थापित हो जाती हैं, जिसमें क्रिप्ट के आधार पर स्टेम कोशिकाओं द्वारा नई कोशिकाएं उत्पन्न होती हैं।

त्वचा के एपिडर्मिस को नवीनीकृत करने वाली स्टेम कोशिकाएं कहाँ होती हैं?

एपिडर्मिस की बेसल परत में (और बालों के रोम जैसी संबंधित संरचनाओं में) स्टेम कोशिकाएं त्वचा की सतह से लगातार झड़ने वाली कोशिकाओं को बदलने के लिए विभाजित होती हैं, जिससे स्तरीकृत उपकला बनी रहती है।