西雅圖研究人員報(bào)告稱(chēng)小鼠胚胎開(kāi)始形成后不久，它的一些干細(xì)胞經(jīng)歷劇烈的代謝轉(zhuǎn)變后進(jìn)入下一個(gè)發(fā)展階段。這些干細(xì)胞會(huì)像癌癥細(xì)胞那樣開(kāi)始消耗和生產(chǎn)能量。

這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在EMBO雜志上。

華盛頓大學(xué)的生物化學(xué)教授Hannele Ruohola-Baker、論文主要作者表示這些發(fā)現(xiàn)不僅為干細(xì)胞研究和研究胚胎發(fā)育以及形狀的初步形成有意義，同時(shí)也為癌癥的治有幫助療。這項(xiàng)研究是由西雅圖的幾個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室之間合作完成的。

胚胎干細(xì)胞被稱(chēng)為多能干細(xì)胞，因?yàn)樗麄冇凶晕腋履芰Γ⒂谐蔀轶w內(nèi)任何細(xì)胞的潛力。研究人員希望了解組成小鼠胚胎內(nèi)細(xì)胞群細(xì)胞的干細(xì)胞和外胚層或植入階段細(xì)胞之間的區(qū)別。在外胚層階段的小鼠胚胎干細(xì)胞更接近于人類(lèi)胚胎干細(xì)胞、癌細(xì)胞。

人干細(xì)胞和小鼠外胚層干細(xì)胞比老鼠發(fā)育早期的干細(xì)胞具有較低的線粒體呼吸活性。盡管事實(shí)上，發(fā)育后期干細(xì)胞線粒體較成熟后，線粒體呼吸活性會(huì)降低。研究人員證實(shí)在內(nèi)細(xì)胞群細(xì)胞轉(zhuǎn)變成外胚層細(xì)胞的過(guò)渡期間，某些基因控制線粒體細(xì)胞呼吸活性的降低。

相反，過(guò)渡期細(xì)胞獲得能量完全不依賴(lài)于糖、葡萄糖。相比之下，早期小鼠胚胎干細(xì)胞通過(guò)將線粒體呼吸動(dòng)態(tài)切換到葡萄糖分解后，能獲得更多能量。

研究人員發(fā)現(xiàn)低氧條件下激活的轉(zhuǎn)錄因子是缺氧誘導(dǎo)因子1α。缺氧誘導(dǎo)因子1α足夠推動(dòng)小鼠胚胎干細(xì)胞完全依靠糖代謝來(lái)獲取能量。下一個(gè)挑戰(zhàn)是揭示在正常生理情況以及在癌癥情況下這種代謝轉(zhuǎn)化是否對(duì)干細(xì)胞的命運(yùn)也有決定性影響。

這些代謝轉(zhuǎn)變可能會(huì)決定一些微小原始胚胎細(xì)胞的功能性命運(yùn)。這些細(xì)胞首先過(guò)渡到外胚層干細(xì)胞，隨后演變成整個(gè)發(fā)育中的胚胎。

研究人員解釋說(shuō)在腫瘤細(xì)胞中，糖代謝方式的轉(zhuǎn)變被稱(chēng)為Warburg效應(yīng)。Warburg效應(yīng)能提供腫瘤細(xì)胞迅速生長(zhǎng)和分裂所需要的能量和物質(zhì)。

研究者提出胚胎干細(xì)胞的Warburg效應(yīng)可能在胚胎發(fā)育和早期胚胎的形成以及后來(lái)的器官和其他身體結(jié)構(gòu)的形成中也發(fā)揮類(lèi)似作用。

這項(xiàng)研究是由國(guó)立衛(wèi)生研究院的贊助支持。

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