果蝇肠道干细胞研究进展
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［ 5］ ［ 5］
。
。对于果蝇肠
果蝇肠道干细胞小生境主要属于第 2 种类 。 果蝇肠道大约有 800 ～ 1 000 个 干 细 胞， 他们均分布于各自的小生境中 。 当肠道干细胞 的功能下调 时， 便 会 影 响 果 蝇 肠 道 的 大 小。这 种现象直接与果蝇肠道干细胞小生境内的各种 因此小生境也是调控干细胞增 信号 因 子 相 关， 殖与分化的重要场所 。 有研究表明瞬间的小生 境变 化 能 调 节 果 蝇 肠 干 细 胞 的 分 化， 比如小生 境 能 利 用 骨 成 形 蛋 白 2 /4 同 源 蛋 白 Decapentaplegic （ Dpp ） 的 瞬 时 改 变 调 控 原 肠 干 细胞的特异分化
Biotechnology and Environmental Engineering ，Jiangsu University of Science and Echnology ， Zhenjiang 212018 ， China ； 2. Institute of Insect Science ， ZheJiang University ， Hangzhou School of Jiangsu University ，Zhenjiang 212002 ， China ） 310029 ， China ； 3. Medicine
［ 17 ］ Keren ， 。 促进了原肠细胞分化 ［ 6］
。
。
图2
Notch 信号路径的调节作用 ［1 ］
3. 5
JAKSTAT 信号 在果蝇中 JAK-STAT 信 号 主 要 在 血 液 生 成
［ 18 ］
3. 2
Wnt 信号 对 Wnt 的研究最初起源于果蝇的 Wingless
和胚胎发 育 期 调 节 干 细 胞 的 分 化
3期
ຫໍສະໝຸດ Baidu
唐旭东等：果蝇肠道干细胞研究进展
·437 ·
随后 就 变 为 肠 上 皮 细 胞； 当 Delta 蛋 白 浓 度 较 Notch 信 号 便 较 弱， 低时， 这些子代细胞则变为 肠内分泌细胞（ 图 2 ）
［ 14 ］
有在后肠增 殖 区 域 中 才 能 找 到， 表 明 Hh 信 号 途径影响后肠细胞的增殖和分化 3. 4 EGFR 信号 Jiang 等 最 近 发 现 EGFR 信 号 能 通 过 激 活 RAS / MAPK 途 径 促 进 果 蝇 原 肠 细 胞 的 分 化 。 通过观察 Egfr 和 Ras 基 因 突 变 原 肠 细 胞 的 分 化情况， 发现 EGFR / RAS / MAPK 信号是果蝇幼 虫早期和晚期发育的必须因子 。 在原肠细胞分 化早 期， 由 中 肠 肌 肉 产 生 一 个 弱 EGFR 配 体 vein 激活 EGFR 信 号；而 在 幼 虫 晚 期 则 由 原 肠 细胞自身产出 2 个 强 EGFREGFR 配 体 spitz 和
［ 9］
道干细胞的研究主要集中于中肠和后肠 。 果蝇 肠道细胞有 3 种类型：柱状上皮细胞 、 杯状细胞 和底膜干细 胞
［ 4］
。 在 中 肠 上， 干细胞主要位于
中肠 的 后 部， 集中在柱状上皮细胞和杯状细胞 并且并不是很紧密的 底膜之间的区 域 （ 图 1 ） ， 联系在一起 。 位于这个部位的干细胞很多都缺 少一 些 特 别 的 结 构， 如没有表面纤绒毛和杯状 结构
［ 12 ］ 。这 列的蛋 白 配 体 激 活 （ 例 如 Delta 蛋 白 ）
2
果蝇肠道干细胞小生境研究
干细胞之所 以 有 持 续 增 殖 和 分 化 的 功 能，
是因为它们位于一种特殊的微环境或小生境 中
［ 8］
种蛋 白 只 存 在 于 肠 道 干 细 胞 中， 并 且 Delta 蛋 白的高度特异性表达已经被用作检测干细胞标 志物
［ 7］ ［ 6］
。
3
果蝇肠道干细胞分化的调控
果蝇肠道干 细 胞 处 于 特 殊 的 小 生 境 中， 它
。果蝇肠道中的干 细 胞 属 于 多
们的增殖和分化受着各种信号分子的调节 。 这 些信号的浓度水平决定了干细胞的生理生化活 动， 并以此来 调 节 果 蝇 肠 道 细 胞 的 更 新 。 这 些 Wnt 、 Hh 、 BMP 、 MAPK 、 Jak / 信号主要 有： Notch 、 Stat 等 信 号 途 径， 以 及 β -连 环 蛋 白 、 α -连 环 蛋 Tcf3 、 Lef1 、 EGF 等因子 白、 3. 1 Notch 信号调控 Notch 是 在很 多 组 织 的 早 期 胚 胎 发 育 中， 在中肠上皮细胞中同 一个 很 重 要 的 调 控 信 号，
［ 19 ］
（ Wg ） 基因， 这 类 基 因 的 表 达 主 要 需 要 β -连 环
［ 6 ，15 ］ 。 蛋 白 和 Tcf / LefDNA 结 合 蛋 白 的 参 与
Wnt 对干细胞的调节是通过一系列级联反应方 式实现的
。 为了研 究 Notch 信 号 的 作 用， Ohlstein
等诱导了几 种 Notch 路 径 基 因 突 变 体， 他们发 现肠上皮细胞的产生需要肠道干细胞到子代细
［ 13 ］ 。 肠道干细胞 胞不均匀 Delta 蛋白信号诱导
子代细胞（ 成 肠 细 胞 ） 具 有 高 水 平 浓 度 的 Delta 蛋白， 接受较强的 Notch 信号， 而这 些 子 代 细 胞
［ 1］ 样也检测到了 Notch 的活性 。 干细胞功能的 ［ 10 ，11 ］
功能 干 细 胞， 能分化为肠上皮细胞和肠内分泌 。
。
Notch 信号的减弱会使上 维持需要 Notch 信号，
图1 果蝇中肠细胞结构
［ 7］
Notch 信 号 的 增 强 会 使 干 细 胞 皮祖细 胞 增 加， 的增 殖 和 早 期 分 化 为 肠 道 细 胞 的 数 量 减 少 。 Notch 信号 路 径 由 细 胞 表 面 受 体 组 成， 干细胞 邻近 细 胞 的 表 面 有 这 些 受 体 的 存 在， 通过一系
。最近关
于 JAK-STAT 信号调控干细 胞 分 化 又 有 了 新 的 Jiang 等发现当中肠受到 病 毒 侵 染 或 者 进 结果， Upd2 入凋亡状态时， 在肠干细胞中会产生 Upd 、 和 Upd3 等细胞因子激活 JAK-STAT 信号途径， 促进 原 肠 细 胞 分 化， 形成新的肠上皮细胞代替 损伤细胞
。
· 436 ·
昆虫知识 Chinese Bulletin of Entomology
47 卷
作用 。 前肠和后 肠 均 起 源 于 外 胚 层 细 胞， 前肠 主要 功 能 是 摄 取 食 物， 中肠主要功能是营养吸 收， 而后肠主 要 负 责 吸 收 水 分
［ 2］
能来 源 于 普 通 干 细 胞 的 突 变 体， 支持细胞信号 的改变， 可能会导致癌症干细胞的扩散 型
Research on the intestinal stem cells of the fruit fly （ Drosophila melanogaster Meigen ） have touched
upon many aspects of biology. Most research has concentrated on the stem cell niche ，the control of signal pathways and cell division. We present here recent advances in this field. The intestinal stem cells of fruit flies and vertebrates have many similarities ，so investigation of fruit fly intestinal stem cells may provide a theoretical basis for research on vertebrate intestinal stem cells. fruit fly ，intestine stem cell ，niche ，signal pathway
［ 3］ ［ 1， 2］
细胞的研究有助于弥补脊椎动物研究中的不
檻檻殤
果蝇肠道干细胞研究进展
唐旭东
1
*
薛 建
2
毛 飞
镇江
3 杭州 310029 ；
镇江
212018 ； 2. 浙江大学昆虫科学研究所 212002 ）
3. 江苏大学基础医学与医学技术学院医学院
肠道有一个 固 有 的 功 能， 那就是利用新产 生的 细 胞 取 代 年 老 细 胞， 这个功能是自我更新 的肠道干细胞来实现的 。 果蝇肠道上皮组织与 脊椎 动 物 有 相 似 之 处， 而脊椎动物的组织结构 相对复杂 。 因此， 研究果蝇肠道干细胞对弄清 脊椎动物肠道干细胞的机制也具有重要的意 义。
昆虫知识 Chinese Bulletin of Entomology
2010 ， 47 （ 3 ） ：435 ～ 438
檻檻殤
檻檻檻檻檻檻檻殤
檻檻檻檻檻檻檻殤
Abstract Key words 摘 要 关键词
综述和进展
（ 1. 江苏科技大学蚕业研究所
A review of stem cells of fruit fly intestine. TANG Xu-Dong 1 ， XUE Jian 2 ， MAO Fei3 （ 1. College of
［ 4， 5］
。 后 肠 形 成 了 消 化 道 的 后 部， 主要由
他们在细胞的顶端表 大的 立 方 上 皮 细 胞 组 成， 面分泌角质 。 在后肠的前部有一较窄的片段是 后肠的增殖区域， 同时也是肠道干细胞的所在 。 在胚 胎 和 幼 虫 期 这 类 干 细 胞 开 始 活 动， 所有的 成虫 都 含 有 这 种 细 胞， 并通过增殖和分化来更 新后肠 细 胞 细胞
对果蝇 Drosophila melanogaster Meigen 肠道干细胞的研 究 现 已 触 及 生 物 学 的 很 多 方 面 ， 目前对
信号路径的调控和细胞的分化， 本文阐述 了 果 蝇 肠 道 干 细 这类细胞的研究主要集中于干细胞的小生境 、 胞研究方面的最新进展 。 果蝇肠道干细胞和脊椎动 物 肠 道 干 细 胞 有 诸 多 类 似 之 处 ， 所以弄清果蝇肠道 干细胞的机理， 可以为复杂的脊椎动物肠道干细胞研究提供了一定的理论基础 。 果蝇，肠道干细胞，小生境，信号路径
干 细 胞 分 为 胚 胎 干 细 胞 和 成 体 干 细 胞， 同 时按 照 功 能 的 不 同， 干细胞还可分为全能干细 （ 成体） 多能干细胞和单能 多潜能 干 细 胞 、 胞、 干细胞研究主要集中在脊椎动 干细胞 。 目前， 物上， 但由于昆虫的组织结构和生理生化反应 相对 脊 椎 动 物 比 较 简 单， 而且昆虫的干细胞形 态和功能与其他 动 物 类 似 足。 昆虫是研究 基 因 功 能 和 调 节 的 理 想 模 型， 尤其对黑腹果蝇 Drosophila melanogaster Meigen 的研 究 最 为 透 彻， 现已是研究遗传和发育的重 要工具 。 对果蝇干细胞分子传导路径和干细胞 小生境的研究为探讨脊椎动物控制干细胞小生 境的分子机制研究提供了直接指导
， 因 此， 对昆虫干
1
果蝇肠道解剖及干细胞类型
果蝇肠道主要分为 3 个区域：前肠 、 中肠和
后肠， 在消化和吸收功能中它们都起着不同的
* 资助项目：国家蚕桑产业技术体系项目 。 通讯作者，E-mail ： dxd119@ yahoo. com. cn 08 21 ， 0312 收稿日期：2009 修回日期：2010-
［ 1］
。 干细胞小 生 境 包 括 3 类： （ 1 ） 细 胞 小 生
境， 为干细胞提供支持和保护作用的细胞， 并为 细胞 之 间 提 供 联 系 和 分 泌 因 子， 使干细胞处于 不活动的状态；（ 2 ） 细 胞 外 基 质 小 生 境， 这种小 生境最近才被证实， 他主要位于肠道细胞中， 细 胞信号从底膜中分泌出来并控制细胞的自我更 新；（ 3 ） 癌症干细胞 小 生 境， 这些癌症干细胞可
。
。对于果蝇肠
果蝇肠道干细胞小生境主要属于第 2 种类 。 果蝇肠道大约有 800 ～ 1 000 个 干 细 胞， 他们均分布于各自的小生境中 。 当肠道干细胞 的功能下调 时， 便 会 影 响 果 蝇 肠 道 的 大 小。这 种现象直接与果蝇肠道干细胞小生境内的各种 因此小生境也是调控干细胞增 信号 因 子 相 关， 殖与分化的重要场所 。 有研究表明瞬间的小生 境变 化 能 调 节 果 蝇 肠 干 细 胞 的 分 化， 比如小生 境 能 利 用 骨 成 形 蛋 白 2 /4 同 源 蛋 白 Decapentaplegic （ Dpp ） 的 瞬 时 改 变 调 控 原 肠 干 细胞的特异分化
Biotechnology and Environmental Engineering ，Jiangsu University of Science and Echnology ， Zhenjiang 212018 ， China ； 2. Institute of Insect Science ， ZheJiang University ， Hangzhou School of Jiangsu University ，Zhenjiang 212002 ， China ） 310029 ， China ； 3. Medicine
［ 17 ］ Keren ， 。 促进了原肠细胞分化 ［ 6］
。
。
图2
Notch 信号路径的调节作用 ［1 ］
3. 5
JAKSTAT 信号 在果蝇中 JAK-STAT 信 号 主 要 在 血 液 生 成
［ 18 ］
3. 2
Wnt 信号 对 Wnt 的研究最初起源于果蝇的 Wingless
和胚胎发 育 期 调 节 干 细 胞 的 分 化
3期
ຫໍສະໝຸດ Baidu
唐旭东等：果蝇肠道干细胞研究进展
·437 ·
随后 就 变 为 肠 上 皮 细 胞； 当 Delta 蛋 白 浓 度 较 Notch 信 号 便 较 弱， 低时， 这些子代细胞则变为 肠内分泌细胞（ 图 2 ）
［ 14 ］
有在后肠增 殖 区 域 中 才 能 找 到， 表 明 Hh 信 号 途径影响后肠细胞的增殖和分化 3. 4 EGFR 信号 Jiang 等 最 近 发 现 EGFR 信 号 能 通 过 激 活 RAS / MAPK 途 径 促 进 果 蝇 原 肠 细 胞 的 分 化 。 通过观察 Egfr 和 Ras 基 因 突 变 原 肠 细 胞 的 分 化情况， 发现 EGFR / RAS / MAPK 信号是果蝇幼 虫早期和晚期发育的必须因子 。 在原肠细胞分 化早 期， 由 中 肠 肌 肉 产 生 一 个 弱 EGFR 配 体 vein 激活 EGFR 信 号；而 在 幼 虫 晚 期 则 由 原 肠 细胞自身产出 2 个 强 EGFREGFR 配 体 spitz 和
［ 9］
道干细胞的研究主要集中于中肠和后肠 。 果蝇 肠道细胞有 3 种类型：柱状上皮细胞 、 杯状细胞 和底膜干细 胞
［ 4］
。 在 中 肠 上， 干细胞主要位于
中肠 的 后 部， 集中在柱状上皮细胞和杯状细胞 并且并不是很紧密的 底膜之间的区 域 （ 图 1 ） ， 联系在一起 。 位于这个部位的干细胞很多都缺 少一 些 特 别 的 结 构， 如没有表面纤绒毛和杯状 结构
［ 12 ］ 。这 列的蛋 白 配 体 激 活 （ 例 如 Delta 蛋 白 ）
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果蝇肠道干细胞小生境研究
干细胞之所 以 有 持 续 增 殖 和 分 化 的 功 能，
是因为它们位于一种特殊的微环境或小生境 中
［ 8］
种蛋 白 只 存 在 于 肠 道 干 细 胞 中， 并 且 Delta 蛋 白的高度特异性表达已经被用作检测干细胞标 志物
［ 7］ ［ 6］
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果蝇肠道干细胞分化的调控
果蝇肠道干 细 胞 处 于 特 殊 的 小 生 境 中， 它
。果蝇肠道中的干 细 胞 属 于 多
们的增殖和分化受着各种信号分子的调节 。 这 些信号的浓度水平决定了干细胞的生理生化活 动， 并以此来 调 节 果 蝇 肠 道 细 胞 的 更 新 。 这 些 Wnt 、 Hh 、 BMP 、 MAPK 、 Jak / 信号主要 有： Notch 、 Stat 等 信 号 途 径， 以 及 β -连 环 蛋 白 、 α -连 环 蛋 Tcf3 、 Lef1 、 EGF 等因子 白、 3. 1 Notch 信号调控 Notch 是 在很 多 组 织 的 早 期 胚 胎 发 育 中， 在中肠上皮细胞中同 一个 很 重 要 的 调 控 信 号，
［ 19 ］
（ Wg ） 基因， 这 类 基 因 的 表 达 主 要 需 要 β -连 环
［ 6 ，15 ］ 。 蛋 白 和 Tcf / LefDNA 结 合 蛋 白 的 参 与
Wnt 对干细胞的调节是通过一系列级联反应方 式实现的
。 为了研 究 Notch 信 号 的 作 用， Ohlstein
等诱导了几 种 Notch 路 径 基 因 突 变 体， 他们发 现肠上皮细胞的产生需要肠道干细胞到子代细
［ 13 ］ 。 肠道干细胞 胞不均匀 Delta 蛋白信号诱导
子代细胞（ 成 肠 细 胞 ） 具 有 高 水 平 浓 度 的 Delta 蛋白， 接受较强的 Notch 信号， 而这 些 子 代 细 胞
［ 1］ 样也检测到了 Notch 的活性 。 干细胞功能的 ［ 10 ，11 ］
功能 干 细 胞， 能分化为肠上皮细胞和肠内分泌 。
。
Notch 信号的减弱会使上 维持需要 Notch 信号，
图1 果蝇中肠细胞结构
［ 7］
Notch 信 号 的 增 强 会 使 干 细 胞 皮祖细 胞 增 加， 的增 殖 和 早 期 分 化 为 肠 道 细 胞 的 数 量 减 少 。 Notch 信号 路 径 由 细 胞 表 面 受 体 组 成， 干细胞 邻近 细 胞 的 表 面 有 这 些 受 体 的 存 在， 通过一系
。最近关
于 JAK-STAT 信号调控干细 胞 分 化 又 有 了 新 的 Jiang 等发现当中肠受到 病 毒 侵 染 或 者 进 结果， Upd2 入凋亡状态时， 在肠干细胞中会产生 Upd 、 和 Upd3 等细胞因子激活 JAK-STAT 信号途径， 促进 原 肠 细 胞 分 化， 形成新的肠上皮细胞代替 损伤细胞
。
· 436 ·
昆虫知识 Chinese Bulletin of Entomology
47 卷
作用 。 前肠和后 肠 均 起 源 于 外 胚 层 细 胞， 前肠 主要 功 能 是 摄 取 食 物， 中肠主要功能是营养吸 收， 而后肠主 要 负 责 吸 收 水 分
［ 2］
能来 源 于 普 通 干 细 胞 的 突 变 体， 支持细胞信号 的改变， 可能会导致癌症干细胞的扩散 型
Research on the intestinal stem cells of the fruit fly （ Drosophila melanogaster Meigen ） have touched
upon many aspects of biology. Most research has concentrated on the stem cell niche ，the control of signal pathways and cell division. We present here recent advances in this field. The intestinal stem cells of fruit flies and vertebrates have many similarities ，so investigation of fruit fly intestinal stem cells may provide a theoretical basis for research on vertebrate intestinal stem cells. fruit fly ，intestine stem cell ，niche ，signal pathway
［ 3］ ［ 1， 2］
细胞的研究有助于弥补脊椎动物研究中的不
檻檻殤
果蝇肠道干细胞研究进展
唐旭东
1
*
薛 建
2
毛 飞
镇江
3 杭州 310029 ；
镇江
212018 ； 2. 浙江大学昆虫科学研究所 212002 ）
3. 江苏大学基础医学与医学技术学院医学院
肠道有一个 固 有 的 功 能， 那就是利用新产 生的 细 胞 取 代 年 老 细 胞， 这个功能是自我更新 的肠道干细胞来实现的 。 果蝇肠道上皮组织与 脊椎 动 物 有 相 似 之 处， 而脊椎动物的组织结构 相对复杂 。 因此， 研究果蝇肠道干细胞对弄清 脊椎动物肠道干细胞的机制也具有重要的意 义。
昆虫知识 Chinese Bulletin of Entomology
2010 ， 47 （ 3 ） ：435 ～ 438
檻檻殤
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Abstract Key words 摘 要 关键词
综述和进展
（ 1. 江苏科技大学蚕业研究所
A review of stem cells of fruit fly intestine. TANG Xu-Dong 1 ， XUE Jian 2 ， MAO Fei3 （ 1. College of
［ 4， 5］
。 后 肠 形 成 了 消 化 道 的 后 部， 主要由
他们在细胞的顶端表 大的 立 方 上 皮 细 胞 组 成， 面分泌角质 。 在后肠的前部有一较窄的片段是 后肠的增殖区域， 同时也是肠道干细胞的所在 。 在胚 胎 和 幼 虫 期 这 类 干 细 胞 开 始 活 动， 所有的 成虫 都 含 有 这 种 细 胞， 并通过增殖和分化来更 新后肠 细 胞 细胞
对果蝇 Drosophila melanogaster Meigen 肠道干细胞的研 究 现 已 触 及 生 物 学 的 很 多 方 面 ， 目前对
信号路径的调控和细胞的分化， 本文阐述 了 果 蝇 肠 道 干 细 这类细胞的研究主要集中于干细胞的小生境 、 胞研究方面的最新进展 。 果蝇肠道干细胞和脊椎动 物 肠 道 干 细 胞 有 诸 多 类 似 之 处 ， 所以弄清果蝇肠道 干细胞的机理， 可以为复杂的脊椎动物肠道干细胞研究提供了一定的理论基础 。 果蝇，肠道干细胞，小生境，信号路径
干 细 胞 分 为 胚 胎 干 细 胞 和 成 体 干 细 胞， 同 时按 照 功 能 的 不 同， 干细胞还可分为全能干细 （ 成体） 多能干细胞和单能 多潜能 干 细 胞 、 胞、 干细胞研究主要集中在脊椎动 干细胞 。 目前， 物上， 但由于昆虫的组织结构和生理生化反应 相对 脊 椎 动 物 比 较 简 单， 而且昆虫的干细胞形 态和功能与其他 动 物 类 似 足。 昆虫是研究 基 因 功 能 和 调 节 的 理 想 模 型， 尤其对黑腹果蝇 Drosophila melanogaster Meigen 的研 究 最 为 透 彻， 现已是研究遗传和发育的重 要工具 。 对果蝇干细胞分子传导路径和干细胞 小生境的研究为探讨脊椎动物控制干细胞小生 境的分子机制研究提供了直接指导
， 因 此， 对昆虫干
1
果蝇肠道解剖及干细胞类型
果蝇肠道主要分为 3 个区域：前肠 、 中肠和
后肠， 在消化和吸收功能中它们都起着不同的
* 资助项目：国家蚕桑产业技术体系项目 。 通讯作者，E-mail ： dxd119@ yahoo. com. cn 08 21 ， 0312 收稿日期：2009 修回日期：2010-
［ 1］
。 干细胞小 生 境 包 括 3 类： （ 1 ） 细 胞 小 生
境， 为干细胞提供支持和保护作用的细胞， 并为 细胞 之 间 提 供 联 系 和 分 泌 因 子， 使干细胞处于 不活动的状态；（ 2 ） 细 胞 外 基 质 小 生 境， 这种小 生境最近才被证实， 他主要位于肠道细胞中， 细 胞信号从底膜中分泌出来并控制细胞的自我更 新；（ 3 ） 癌症干细胞 小 生 境， 这些癌症干细胞可