性激素可调控干细胞和肠道肠癌

在第一项发现关于性激素对肠道干细胞的影响的研究中，科学家揭示了甾类激素--在结构上和功能上类似于人类的类固醇激素--大大改变了肠道干细胞的行为方式，最终影响这个关键器官的总体结构和功能。作者发现，蜕皮激素--一种由果蝇产生的类固醇激素--可以刺激肠道干细胞的生长，导致雌性果蝇的肠道增大，并诱发其他关键的变化。这项研究还提供了一种机制来解释性别在正常肠道功能中的肠道干细胞的特殊作用。此外，该研究还提供了肠道中的激素可能加速肿瘤发展的证据。犹他大学亨茨曼癌症研究所（HCI）和德国癌症研究中心（DKFZ）联合报道了这一发现，并于近日发表在Nature杂志上。

图片来源：Nature

HCI的干细胞生物学家、犹他大学肿瘤学教授Bruce Edgar博士和海德堡大学DKFZ的Aurelio Teleman博士共同领导了这项工作。他想知道，性激素是否会影响肠道干细胞的繁殖能力，并促进肠道生长。Edgar说："为了更好地了解干细胞是如何调控的，我的实验室和世界各地的许多实验室研究果蝇的肠道已经有一段时间了。我们知道雄性果蝇和雌性果蝇在它们的肠道中表现出差异--例如，雌性的肠道比雄性的更大，而且雌性比雄性更容易罹患肠道肿瘤--但我们不知道原因。"这项研究为这些差异以及它们是如何产生的提供了重要的见解。

Edgar和Teleman的研究小组发现，蜕皮激素是一种性别特异性的激素，它可以极大地改变器官中干细胞的生长特性，值得注意的是，该器官与生殖没有直接关系。他们发现这些变化会影响整个器官的结构和功能。他们发现，给雄性果蝇注射蜕皮激素，会导致它们原本分裂缓慢的干细胞分裂速度加快，从而导致雄性果蝇肠道的生长。这表明，雄性果蝇和雌性果蝇干细胞分裂的限制差异在于激素的循环水平。

在雌性果蝇的一生中，这一过程有利有弊。最初，雌性体内更多的蜕皮激素有助于生殖的进化关键过程。它促进肠道扩张，促进营养吸收，从而帮助苍蝇产更多蛋。但到了晚年，卵巢产生的蜕皮激素最终会导致肠道功能紊乱，从而创造有利于肿瘤生长的环境，从而缩短雌性果蝇的寿命。虽然人类不产生蜕皮激素，但我们有相关的类固醇激素，如雌激素、黄体酮和睾酮，它们有相似的作用机制。

这项研究的实验工作主要由Sara Ahmed完成，她是海德堡大学Molekulare生物研究中心（ZMBH）和DKFZ的Edgar和Teleman实验室的联合博士生。Ahmed设计了一些实验，利用各种遗传工具来开启和关闭果蝇肠道和卵巢中不同细胞类型的基因，这些细胞会产生蜕皮素。"我们的研究提供了决定性的证据证明性激素改变了非性器官的行为，比如肠道，"Ahmed说。她进一步推测，这项研究的长期影响可能包括探索治疗人类癌症的新途径。

根据研究人员的说法，要了解类似的干细胞-激素关系是否在人体器官中起作用还需要进一步的研究。他们计划将来对此进行探索。除了性激素在肠道干细胞行为中扮演的重要角色，作者相信这项对果蝇的研究可能揭示了一种可能在人类生理学和病理学中发挥作用的新机制，因为越来越多的研究表明，包括结肠癌和胃癌在内的非生殖器官癌症的发病率在男性和女性中是不同的。

参考资料：

New clues from fruit flies about the critical role of sex hormones in stem cell control

Sara Mahmoud H. Ahmed et al. Fitness trade-offs incurred by ovary-to-gut steroid signaling in Drosophila， Nature（2020）. DOI：10.1038/s41586-020-2462-y