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维生素在干细胞中发挥着重要的作用
发布日期:2017/5/15        访问次数:246

维生素是人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质,在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。如果长期缺乏某种维生素,就会引起生理机能障碍而发生某种疾病。一般由食物中取得。现阶段发现的有几十种,如维生素A、维生素B、维生素C等。


干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞。在一定条件下,它可以分化成多种功能性细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞、多能干细胞(pluripotent stem cell)和单能干细胞(unipotent stem cell)。干细胞(Stem Cell)是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”。


近年来,人们不断发现干细胞要发挥正常的功能需要各种维生素的帮助。比如,有人报道维生素D能够增加造血干细胞的数量;还有人报道,维生素C可提高诱导性多能干细胞(ips细胞)的诱导效率。因此,小编针对近些来维生素与干细胞之间存在的关联取得的进展,进行一番梳理,以飨读者。


1.Cell:维生素A缺乏有害于造血干细胞


身体缺乏维生素A对骨髓中的造血干细胞产生有害的影响。如今,在一项新的研究中,来自德国癌症研究中心(DKFZ)和海德堡干细胞研究与实验医学研究所(HI-STEM)的研究人员报道,这种缺乏导致重要的造血干细胞丢失。这一发现为癌症治疗打开新的局面。相关研究结果于2017年5月4日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Vitamin A-Retinoic Acid Signaling Regulates Hematopoietic Stem Cell Dormancy”。


造血干细胞在大多数时间里处于休眠状态,而且仅在细菌感染、病毒感染、严重失血或者接受化疗等紧急情况下才变得活跃起来。一旦它们的工作完成,身体就让它的最为强效的造血干细胞返回到休眠状态。这些研究人员认为这保护它们免受危险的突变。毕竟,这些突变可能导致白血病产生。


在此之前,激活这些特殊的干细胞的机制或者让它们在完成工作后返回到休眠状态的机制仍然是未知的。如今,这些研究人员鉴定出视黄酸(维生素A的一种代谢物)是这种过程的一种至关重要的因子。如果这种物质缺乏,那么活性的造血干细胞就不能够返回到休眠状态,相反还会成熟为特化的血细胞。这意味着作为储备的造血干细胞丢失了。这是在利用经过特殊培育的休眠的造血干细胞接受绿色荧光标记的小鼠开展的研究中得到证实的。论文第一作者Nina Cabezas-Wallscheid说,“如果我们给这些小鼠喂食缺乏维生素A的食物一段时间,那么这会导致这些造血干细胞丢失。因此,我们首次能够证实维生素A对造血干细胞产生直接的影响。”


2.Oncotarget:重大发现!维生素C或可有效靶向杀灭癌症干细胞


日前,一项刊登在国际杂志Oncotarget上的研究报告中,来自索尔福德大学的研究人员通过研究发现,相比诸如2-DG等药物而言,维生素C能以10倍的高效率来有效阻断癌细胞的生长,文章中,研究人员首次提出证据表明,维生素C(抗坏血酸)能够被用来靶向并且杀灭癌症干细胞(CSCs),癌症干细胞能够引发致命性的肿瘤。


癌症干细胞被认为是引发癌症化疗耐受性的根源,其会导致恶性癌症患者的疗法失败,并且会诱发肿瘤复发以及转移;文章中,研究者通过研究评估了癌症干细胞的生物能学特性,该过程能够促进癌症干细胞存活并且繁衍,而干扰其代谢或许就能够有效抑制癌症干细胞发展。


通过关注能量转移,研究者在实验室中测定了7种物质对癌症干细胞系的影响,包括批准用于临床的药物司替戊醇、3种天然产物:咖啡酸苯酯(CAPE)、水飞蓟素和抗坏血酸,以及实验性的药物制剂,比如放线酰胺素、FK866和2-DG。当研究人员发现天然抗生素放线酰胺素和化合物FK866具有最大潜力时,他们还发现维生素C同样也能够抑制癌症干细胞的形成,而且其效力超过了2-DG十倍以上。


3.Cell子刊:维生素C和L-脯氨酸调节着多能性干细胞的行为


在一项新的研究中,来自意大利、荷兰和美国的研究人员发现维生素和氨基酸在多能性干细胞中发挥着一种关键的作用。这一发现可能在癌症生物学和再生医学中提供新的认识。相关研究结果近期发表在Stem Cell Reports期刊上,论文标题为“Vitamin C and l-Proline Antagonistic Effects Capture Alternative States in the Pluripotency Continuum”。


论文通信作者、意大利研究理事会研究员Gabriella Minchiotti解释道,“我们发现两种代谢物,即维生素C和L-脯氨酸,在控制干细胞行为中发挥着重要的作用。这项研究证实存在于发育最早阶段的多能性胚胎干细胞被维生素C推向一种更加不成熟的‘初始(naive)’状态,而在L-脯氨酸的存在时,它们被迫获得一种‘活化(primed)’状态。因此,维生素C和L-脯氨酸对胚胎干细胞发挥着相反的影响,而且这与它们修饰DNA的能力相关联。它们让DNA的甲基化发生变化,从而调节基因表达,但不会改变它的序列。”


4.Cell Rep:维生素D能增加胚胎造血干细胞数量


美国哈佛大学研究人员近日在《细胞—通讯》上报告称,短时间暴露在维生素D中,将影响人类脐带和斑马鱼胚胎的造血干细胞数量。他们推测胎儿期体内维生素D的水平可能有助于预防出生后患血液疾病。


贝斯以色列女执事医疗中心干细胞生物学家Trista North及其团队发现,在人类和斑马鱼体内维生素D会影响一些控制造血干细胞成熟的炎症因子。他们还发现当维生素D缺乏时,造血干细胞的数量会减少。North说:“让我们感到震惊的是维生素D会在如此早期的阶段对人体产生影响,因为我们只知道它在骨骼的发育和成熟中发挥作用。”


该研究组还面临一个困难:他们很难在实验鼠体内检测这种反应,因为鼠类体内并没有像人体和斑马鱼一样的维生素D炎症因子靶点。另外,他们还不知道要检测的脐带血样本中维生素D的含量,以及这些脐带血是否来自健康人。所以,下一步研究人员希望能检测脐带血样本中的维生素D的含量,然后探究其作用。


5.Nature:维生素C对干细胞功能的影响


Tet 酶通过将5-甲基胞嘧啶 (5mC) 转化成5-羟甲基胞嘧啶 (5hmC) 和其他氧化的变体来调控DNA甲基化。在这项研究中,维生素C(与Tets属于同一家族的酶的一个辅因子)被发现是小鼠胚胎干细胞(这些细胞一般是在没有维生素C的情况下培养的)中Tet活性的一个直接调控因子。将维生素C添加到培养介质中导致5hmC含量增加和无数基因启动子的去甲基化。重塑的DNA甲基化和基因表达模式与发生在早期胚胎内细胞团块中的DNA去甲基化相似。


6.Oncogenesis:揭示维生素A降低前列腺癌干细胞侵袭性机制


在一项新的研究中,来自英国约克大学和赫尔大学的研究人员发现维生素A能够有助于治疗和阻止前列腺癌扩散.相关研究结果于2013年4月15日在线发表在Oncogenesis期刊上,论文标题为"Retinoic acid represses invasion and stem cell phenotype by induction of the metastasis suppressors RARRES1 and LXN".


在这项研究中,研究人员发现视黄酸---由我们的饮食中的胡萝卜、绿色蔬菜和动物肝脏提供的维生素A产生的一种化学物---能够让前列腺癌干细胞(prostate cancer stem cell)中的特异性基因重新激活,从而降低这种肿瘤侵入周围组织的能力.这些发现提示着维生素A相关化合物可能能够被用来改善对前列腺癌的临床治疗.


论文通信作者、约克大学约克郡癌症研究中心主任Norman Maitland教授说,"癌症起源于健康细胞发生差错.某些控制机制被关闭从而允许癌症生长.比如,正常的细胞获得生长和入侵周围组织的能力."


"我们发现在恶性前列腺癌干细胞中,一对特异性的基因LXN和RARRES1被关闭.当我们利用视黄酸让它们重新开启时,这种肿瘤的侵袭性降低了."基因LXN编码小鼠造血干细胞调节蛋白,即胶乳素(Latexin, LYX, 也译作羧肽酶抑制剂).基因RARRES1编码视黄酸受体应答蛋白1(retinoic acid receptor responder 1, RARRES1).LYX是已知的蛋白RARRES1的唯一同源蛋白.


Maitland教授说,"全反式视黄酸(all-trans retinoic acid)已被用来治疗另一种被称作急性前骨髓细胞性白血病(acute promyelomcytic leukaemia, APL)的癌症,并且已极其成功地提高存活率.对前列腺癌而言,我们的研究提示着视黄酸不需杀死前列腺癌干细胞,而只需将它们转化为一种更容易治疗的状态.我们的发现提示着这种化合物有望在临床上被用来治疗前列腺癌."


7.Cell Stem Cell:维生素C可提高iPS细胞诱导效率


诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells)是具有胚胎干细胞特性的一种细胞,由体细胞诱导而来,可作为胚胎干细胞最好的替代品用于科学研究和临床治疗。但是iPS细胞的成功诱导比较复杂,诱导效率一直是科学界的难题,通常每万个细胞才能诱导成功一例ips细胞。


最近,中科院广州生物医药与健康研究院裴端卿带领的研究小组发现,通过在培养过程中添加维生素C可使ips诱导效率提高10倍。通过老鼠和人细胞实验发现,培养时添加维生素C可促进相关基因表达,推动体细胞进入重编程状态。


该项成果将于美国时间2009年12月24日在世界干细胞权威杂志《细胞—干细胞》(Cell Stem Cell)在线发布,并且被选为封面文章。(生物谷 Bioon.com)









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