การสร้างใหม่และการผลัดเซลล์เยื่อบุผิว
เยื่อบุผิวเป็นหนึ่งในเนื้อเยื่อที่มีการสร้างใหม่เร็วที่สุดในร่างกาย เนื่องจากอยู่บนพื้นผิวที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อม เซลล์จึงมีการสูญเสียอย่างต่อเนื่องและต้องถูกแทนที่ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ขับเคลื่อนโดยเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ตั้งต้นที่อาศัยอยู่ การผลัดเซลล์ช่วยรักษาความสมบูรณ์ของเกราะป้องกันในขณะที่ช่วยให้เนื้อเยื่อซ่อมแซมตัวเองหลังการบาดเจ็บ และอัตราการผลัดเซลล์จะแตกต่างกันอย่างมากในเยื่อบุผิวแต่ละชนิด
Definition
การสร้างใหม่และการผลัดเซลล์เยื่อบุผิวคือการแทนที่เซลล์เยื่อบุผิวที่สูญเสียไปจากพื้นผิวอย่างต่อเนื่อง โดยการเพิ่มจำนวนและการแยกตัวของเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ตั้งต้นที่อาศัยอยู่ ซึ่งรักษาภาวะธำรงดุลของเนื้อเยื่อและช่วยให้เกิดการซ่อมแซม
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมแนวคิดของการผลัดเซลล์เยื่อบุผิว ระบบเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ตั้งต้นที่ค้ำจุนกระบวนการนี้ (โดยมีรอยบุ๋มในลำไส้และหนังกำพร้าเป็นแบบจำลองที่ได้รับการศึกษามาอย่างดี) ความสมดุลระหว่างการเพิ่มจำนวนและการแยกตัวของเซลล์ที่รักษาภาวะธำรงดุล และการซ่อมแซมหลังการบาดเจ็บ โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางเนื้อเยื่อวิทยาและชีววิทยาของเซลล์ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก
Core questions
- เหตุใดเยื่อบุผิวจึงต้องการการสร้างใหม่อย่างต่อเนื่อง และเกิดขึ้นเร็วเพียงใด?
- เซลล์ต้นกำเนิดของเยื่อบุผิวอยู่ในตำแหน่งใดในเนื้อเยื่อต่างๆ เช่น ลำไส้และผิวหนัง?
- ความสมดุลระหว่างการเพิ่มจำนวนและการแยกตัวของเซลล์ถูกรักษาไว้อย่างไร?
- การซ่อมแซมเยื่อบุผิวหลังการบาดเจ็บเกี่ยวข้องกับการผลัดเซลล์ปกติอย่างไร?
Key concepts
- การผลัดเซลล์และการสร้างใหม่ของเนื้อเยื่อ
- เซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ตั้งต้นที่เพิ่มจำนวนแบบชั่วคราว
- แกนรอยบุ๋ม-วิลลัสของลำไส้
- ชั้นฐานของหนังกำพร้าในฐานะส่วนของเซลล์ต้นกำเนิด
- ความสมดุลของการเพิ่มจำนวนและการแยกตัวของเซลล์ (ภาวะธำรงดุล)
- การซ่อมแซมหลังการบาดเจ็บ
- ออร์แกนอยด์เซลล์ต้นกำเนิด (โครงสร้างรอยบุ๋ม-วิลลัสในหลอดทดลอง)
Key theories
- ทฤษฎีเอกภาพ (ต้นกำเนิดเดียว) ของการสร้างใหม่ของเยื่อบุผิวลำไส้
- เฉิงและเลอบลองด์เสนอว่าเซลล์ที่แยกตัวหลายชนิดของเยื่อบุผิวลำไส้เล็กล้วนมาจากประชากรเซลล์ต้นกำเนิดร่วมกันในรอยบุ๋ม ซึ่งเป็นแบบจำลองที่ได้รับการสนับสนุนในภายหลังจากการระบุเซลล์ต้นกำเนิดในรอยบุ๋ม
Mechanisms
ในเยื่อบุผิวที่มีการสร้างใหม่ เซลล์ต้นกำเนิดในส่วนที่กำหนดจะแบ่งตัวเพื่อให้ได้เซลล์ตั้งต้นที่เพิ่มจำนวนแบบชั่วคราว ซึ่งจะเพิ่มจำนวนและแยกตัวเมื่อเคลื่อนที่ไปยังพื้นผิว ซึ่งเซลล์ที่เจริญเต็มที่แล้วจะหลุดลอกออก เฉิงและเลอบลองด์ (1974) ได้เสนอทฤษฎีเอกภาพที่ว่าเซลล์ที่แยกตัวของเยื่อบุผิวลำไส้เล็กมีต้นกำเนิดร่วมกันจากรอยบุ๋มในลำไส้ งานวิจัยต่อมาได้ระบุว่าเซลล์คอลัมน์ที่ฐานของรอยบุ๋มที่แสดงออก Lgr5 เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่อาศัยอยู่ (Barker et al., 2007) และเซลล์เดี่ยวๆ ดังกล่าวสามารถสร้างออร์แกนอยด์รอยบุ๋ม-วิลลัสที่จัดระเบียบตัวเองได้ในการเพาะเลี้ยง (Sato et al., 2009) ในหนังกำพร้า เซลล์ต้นกำเนิดในชั้นฐานจะค้ำจุนการแทนที่อย่างต่อเนื่องของเยื่อบุผิวแบบมีชั้นที่เคลื่อนที่ขึ้นไปด้านบน (Blanpain and Fuchs, 2009) กิจกรรมตลอดชีวิตของระบบเซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้ยังเชื่อมโยงภาวะธำรงดุลของเยื่อบุผิวกับการสูงวัยและมะเร็ง (Rossi et al., 2008)
Clinical relevance
เยื่อบุผิวที่มีการสร้างใหม่อย่างรวดเร็วมีความไวต่อสิ่งกระตุ้นที่มุ่งเป้าไปที่เซลล์ที่กำลังแบ่งตัว และการสร้างใหม่ที่ผิดปกติมีความเกี่ยวข้องกับการสมานแผลและมะเร็ง ซึ่งมักเกิดขึ้นในเยื่อบุผิวที่มีการผลัดเซลล์สูง การเชื่อมโยงเหล่านี้สรุปไว้เป็นพื้นฐานทางชีววิทยาและไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นคำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา
Evidence & guidelines
ข้อมูลเกี่ยวกับการผลัดเซลล์ในที่นี้อ้างอิงจากการศึกษาการติดฉลากแบบคลาสสิกและชีววิทยาของเซลล์ต้นกำเนิดสมัยใหม่ รวมถึงการระบุเซลล์ต้นกำเนิดในรอยบุ๋มด้วยการติดตามสายเลือดและการทดลองออร์แกนอยด์ (Cheng and Leblond, 1974; Barker et al., 2007; Sato et al., 2009; Blanpain and Fuchs, 2009)
History
การศึกษาการติดฉลากด้วยรังสีอัตโนมัติในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เผยให้เห็นว่าเยื่อบุผิว เช่น เยื่อบุลำไส้มีการสร้างใหม่อย่างต่อเนื่อง และนำไปสู่ทฤษฎีเอกภาพของเซลล์ต้นกำเนิดในรอยบุ๋มร่วมกันโดยเฉิงและเลอบลองด์ (1974) การระบุเอกลักษณ์โมเลกุลของเซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้เกิดขึ้นในปี 2007 ด้วยเครื่องหมาย Lgr5 (Barker et al., 2007) และการสาธิตในปี 2009 ว่าเซลล์ต้นกำเนิดเดี่ยวๆ สามารถสร้างออร์แกนอยด์ได้ (Sato et al., 2009) ได้เปิดแนวทางการทดลองใหม่สำหรับการสร้างใหม่ของเยื่อบุผิว
Key figures
- Charles Leblond
- Hazel Cheng
- Hans Clevers
- Nick Barker
- Elaine Fuchs
Related topics
Seminal works
- cheng-leblond-1974
- barker-2007
- sato-2009
Frequently asked questions
- เยื่อบุผิวลำไส้มีการสร้างใหม่เร็วเพียงใด?
- เยื่อบุของลำไส้เล็กเป็นหนึ่งในเนื้อเยื่อที่มีการสร้างใหม่เร็วที่สุดในร่างกาย ในมนุษย์ เซลล์ผิวของมันมักจะถูกแทนที่ภายในไม่กี่วัน โดยมีเซลล์ใหม่ที่ผลิตโดยเซลล์ต้นกำเนิดที่ฐานของรอยบุ๋ม
- เซลล์ต้นกำเนิดที่สร้างใหม่หนังกำพร้าของผิวหนังอยู่ที่ไหน?
- เซลล์ต้นกำเนิดในชั้นฐานของหนังกำพร้า (และในโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง เช่น รูขุมขน) จะแบ่งตัวเพื่อแทนที่เซลล์ที่หลุดลอกออกจากพื้นผิวผิวหนังอย่างต่อเนื่อง เพื่อค้ำจุนเยื่อบุผิวแบบมีชั้น