Cell子刊:Wnt和BMP分子途径协调骨组织再生

                    by naturalkillerce编译

       在一项新的研究中，来自美国俄勒冈大学的研究人员证实两种分子途径协同发挥作用从而允许成年的斑马鱼完美地替换因尾鳍截断(fin amputation)而丧失的骨组织。相关研究结果发表在2014年2月13日那期Cell Reports期刊上，论文标题为“Sequential and Opposing Activities of Wnt and BMP Coordinate Zebrafish Bone Regeneration”。

       第一种途径让现存的骨细胞返回到一种发育上的干细胞样状态，然后促进它们生长来替换丢失的细胞。第二种途径指导这些新形成的细胞产生功能性的有序组装的骨组织。利用遗传、细胞和分子方法，研究人员详细地描述了这两种作用相反的途径如何相互沟通而维持这种再生过程处于平衡状态。

       论文共同作者Kryn Stankunas教授说，不同于人类，包括斑马鱼在内的一些脊椎动物具有与生俱来的再生丢失的附着物(appendage)和器官的能力。根据研究人员的说法，一旦组织遭受损伤，一种被称作去分化(dedifferentation)的过程触发残留的细胞返回到一种未成熟的状态。这种过程对于诸如斑马鱼之类的动物而言是独特的，可能是它们能够完美地恢复丢失的组织的关键。

       理解这些机制可能有助人们设计出指导人细胞类似地发挥作用的再生疗法。Stankunas说，“我们着重关注斑马鱼尾鳍中的骨组织”，并且探究尾鳍截断如何诱导骨内壁细胞返回到祖细胞状态。

       研究人员发现Wnt途径调节的细胞间信号通路有助尾鳍截断后现存的成熟骨细胞变成祖细胞。这会启动骨组织再生过程。在再生的尾鳍顶端上的局部Wnt产生会维持一种能够进行细胞分裂的骨祖细胞库(pool)直到这种尾鳍被完全替换。第二种途径BMP的功能是让这些祖细胞产生成熟的具有斑马鱼尾鳍典型特征的骨组织。他们证实Wnt和BMP途径是完成这种过程所需要的，并且描述了它们在细胞内如何相互斗争以便平衡它们相对立的作用。

       论文第一作者Scott Stewart说，包括人类在内的哺乳动物具有这些相同的途径，多种人类骨疾病与它们存在的缺陷相关联。

他说，操纵这两种途径可能导致新的疗法。他说，“达到这种平衡涉及按照正确的次序操纵这些途径：Wnt和BMP。它们具有不同的作用，必需按照一种确定的次序发挥作用。”

       美国食品药品管理局(FDA)允许使用重组的BMP蛋白来促进一些外科手术后的骨组织生长。然而，Stankunas说，这种疗法并不总是有效的。他说，这些新的发现提示着太多的BMP可能破坏Wnt和BMP信号之间的最佳平衡。

       他说，“我们的研究提示着增强人骨组织修复或者甚至诱导骨组织再生并不是一个荒谬的想法。当我们在斑马鱼中发现这些信号的细胞作用和分子作用并且准确找到哺乳动物中缺失的信号网络连接时，我们可能也能够诱导人骨组织自我修复。”