上皮细胞挤出如何受细胞密度调节

国际合作揭示了上皮细胞挤出是如何受细胞密度调节的。该研究于2016年10月5日发表在科学期刊Current Biology上。细胞密度如何影响挤压?身体的外部和内部表面被称为上皮细胞片的一层细胞覆盖。上皮细胞片的典型例子是皮肤，但上皮层也排列内部空腔，例如血管，胃和口腔。这些细胞片的主要作用是提供抵抗物理损伤和感染的保护屏障。为了执行这些功能，必须通过平衡细胞更新和去除来维持上皮细胞片的完整性。例如，肠道内的细胞层每五天更新一次。变质，受损或不必要的细胞被靶向通过细胞凋亡消除 - 程序性细胞死亡的过程 - 允许它们被消除而不会对炎症期间发生的邻近健康细胞造成损害。

通过细胞挤出过程从上皮细胞片去除这些凋亡细胞以维持完整的屏障层。迄今为止，研究表明上皮细胞挤出是通过在靶向挤压的细胞周围的细胞中形成由基于蛋白质的电缆和马达构成的可收缩环而发生的。可收缩环在挤压细胞的基部周围收紧，将其推出上皮片并将周围的细胞聚集在一起。虽然这种“荷包式”收缩机制常见于上皮细胞片，但许多观察结果都是基于上皮层是单个细胞集合的假设。然而，实际上，这些多细胞片是高度复杂的结构，

为了解释这种复杂程度，由MBI和Institut Jacques Monod的Benoit Ladoux教授以及MBI的助理教授Yusuke Toyama组建了一个由生物学家，工程师和生物物理学家组成的跨学科团队。科学家利用微细加工技术创造出圆形的微图案表面，可以控制上皮细胞片的生长和密度。通过观察在这些图案上生长的细胞片中的细胞挤出事件，通过延时和牵引力显微镜，他们发现细胞密度导致两种不同的细胞挤出模式。在低细胞密度下，组织中的细胞是动态的和可移动的。当这些细胞自由移动时，有时细胞密度在组织中的小块中变高。这个密集区域的细胞经历细胞凋亡，选择用于挤压的凋亡细胞周围的细胞共同向目标细胞爬行，并在其下方延伸称为片状伪足的大而扁平的突起。这个动作将凋亡细胞从片中拉出，导致其挤出。然而，在高密度下，细胞太紧密而无法移动，从而阻止了集体细胞迁移和基于lamellipodia的挤出。在这些条件下，凋亡细胞周围的细胞形成可收缩的环，并使用荷包收缩来挤出并挤出细胞。防止集体细胞迁移和基于lamellipodia的挤压。在这些条件下，凋亡细胞周围的细胞形成可收缩的环，并使用荷包收缩来挤出并挤出细胞。防止集体细胞迁移和基于lamellipodia的挤压。在这些条件下，凋亡细胞周围的细胞形成可收缩的环，并使用荷包收缩来挤出并挤出细胞。

该研究首次揭示了两种不同的机制可以从上皮细胞片中排出凋亡细胞。细胞挤出机制之间的选择由细胞密度决定 - 细胞爬行和拉米松浸润是低密度的主要机制，但是在高密度下有利于收缩。这些互补机制的存在对于确保在不同环境中去除不必要的细胞(例如凋亡细胞)以维持上皮细胞片的完整性可能是重要的。

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