Tái tạo và luân chuyển biểu mô

Biểu mô là một trong những mô được đổi mới nhanh nhất trong cơ thể. Vì chúng nằm ở các bề mặt tiếp xúc, các tế bào của chúng liên tục bị mất đi và phải được thay thế, một quá trình được thúc đẩy bởi các tế bào gốc và tế bào tiền thân cư trú. Sự đổi mới giúp duy trì hàng rào nguyên vẹn đồng thời cho phép mô tự phục hồi sau chấn thương, và tốc độ luân chuyển thay đổi rộng rãi giữa các biểu mô khác nhau.

Definition

Tái tạo và luân chuyển biểu mô là sự thay thế liên tục các tế bào biểu mô bị mất khỏi bề mặt bằng sự tăng sinh và biệt hóa của các tế bào gốc và tế bào tiền thân cư trú, duy trì cân bằng nội môi của mô và cho phép phục hồi.

Scope

Chủ đề này bao gồm khái niệm luân chuyển biểu mô, các hệ thống tế bào gốc và tế bào tiền thân duy trì nó (với hốc ruột và biểu bì là các mô hình được nghiên cứu kỹ lưỡng), sự cân bằng giữa tăng sinh và biệt hóa duy trì cân bằng nội môi, và sự phục hồi sau chấn thương. Nó coi đây là tài liệu tham khảo về mô học và sinh học tế bào chứ không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Tại sao biểu mô cần đổi mới liên tục, và quá trình này diễn ra nhanh như thế nào?
• Các tế bào gốc biểu mô nằm ở đâu trong các mô như ruột và da?
• Sự cân bằng giữa tăng sinh và biệt hóa được duy trì như thế nào?
• Sự phục hồi biểu mô sau chấn thương liên quan đến sự luân chuyển bình thường như thế nào?

Key concepts

• Tốc độ luân chuyển và đổi mới mô
• Tế bào gốc và tế bào tiền thân tăng sinh tạm thời (progenitor cells)
• Trục hốc ruột-nhung mao ruột
• Lớp đáy của biểu bì như một khoang tế bào gốc
• Cân bằng giữa tăng sinh và biệt hóa (cân bằng nội môi)
• Phục hồi sau chấn thương
• Organoid tế bào gốc (cấu trúc hốc ruột-nhung mao trong ống nghiệm)

Key theories

Lý thuyết thống nhất (nguồn gốc đơn lẻ) về sự đổi mới biểu mô ruột

Cheng và Leblond đề xuất rằng một số loại tế bào biệt hóa của biểu mô ruột non đều bắt nguồn từ một quần thể tế bào gốc chung trong hốc ruột, một mô hình sau này được hỗ trợ bởi việc xác định các tế bào gốc hốc ruột.

Mechanisms

Trong các biểu mô đổi mới, các tế bào gốc trong một khoang xác định phân chia để tạo ra các tế bào tiền thân tăng sinh tạm thời (transit-amplifying progenitors) mà sau đó tăng sinh và biệt hóa khi chúng di chuyển về phía bề mặt, nơi các tế bào trưởng thành bị bong ra. Cheng và Leblond (1974) đã đưa ra lý thuyết thống nhất rằng các tế bào biệt hóa của biểu mô ruột non có chung nguồn gốc từ hốc ruột; công trình sau này đã xác định các tế bào hình cột ở đáy hốc ruột biểu hiện Lgr5 là các tế bào gốc cư trú (Barker et al., 2007), và các tế bào đơn lẻ như vậy có thể tạo ra các cơ quan ruột non tự tổ chức (crypt-villus organoids) trong nuôi cấy (Sato et al., 2009). Trong biểu bì, các tế bào gốc ở lớp đáy duy trì sự thay thế liên tục hướng lên của biểu mô phân tầng (Blanpain và Fuchs, 2009). Hoạt động suốt đời của các hệ thống tế bào gốc này cũng liên kết cân bằng nội môi biểu mô với lão hóa và ung thư (Rossi et al., 2008).

Clinical relevance

Các biểu mô đổi mới nhanh chóng nhạy cảm với các tác nhân gây hại nhắm vào các tế bào đang phân chia, và sự đổi mới rối loạn có liên quan đến quá trình lành vết thương và ung thư, thường phát sinh ở các biểu mô có tốc độ luân chuyển cao. Những mối liên hệ này được tóm tắt dưới dạng kiến thức cơ bản về sinh học và không nhằm mục đích chẩn đoán hoặc tư vấn điều trị.

Evidence & guidelines

Giải thích về sự đổi mới tế bào ở đây dựa trên các nghiên cứu đánh dấu cổ điển và sinh học tế bào gốc hiện đại, bao gồm việc xác định tế bào gốc hốc ruột bằng phương pháp truy tìm dòng dõi và các thí nghiệm organoid (Cheng và Leblond, 1974; Barker et al., 2007; Sato et al., 2009; Blanpain và Fuchs, 2009).

History

Các nghiên cứu đánh dấu bằng phương pháp tự ghi phóng xạ vào giữa thế kỷ 20 đã tiết lộ rằng các biểu mô như niêm mạc ruột liên tục đổi mới và đã dẫn Cheng và Leblond (1974) đến lý thuyết thống nhất về một tế bào gốc hốc ruột chung. Danh tính phân tử của các tế bào gốc này được xác định vào năm 2007 với dấu ấn Lgr5 (Barker et al., 2007), và việc chứng minh vào năm 2009 rằng các tế bào gốc đơn lẻ hình thành organoid (Sato et al., 2009) đã mở ra một phương pháp thử nghiệm mới cho sự đổi mới biểu mô.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Biểu mô ruột đổi mới nhanh như thế nào?

Niêm mạc ruột non là một trong những mô đổi mới nhanh nhất trong cơ thể; ở người, các tế bào bề mặt của nó thường được thay thế trong vài ngày, với các tế bào mới được tạo ra bởi các tế bào gốc ở đáy các hốc ruột.

Các tế bào gốc đổi mới biểu bì da nằm ở đâu?

Các tế bào gốc ở lớp đáy của biểu bì (và trong các cấu trúc liên quan như nang lông) phân chia để thay thế các tế bào liên tục bị bong ra khỏi bề mặt da, duy trì biểu mô phân tầng.