體細胞干細胞是微觀的工作馬，不斷在整個身體內(nèi)再生細胞：例如皮膚和腸道內(nèi)壁。而對于伊利諾伊大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家來說，他們代表了未開發(fā)的潛力。

“如果我們能夠找到一種方法來靶向和控制體內(nèi)干細胞增殖，那么可能會有潛在的醫(yī)學(xué)益處，包括關(guān)閉癌癥干細胞的增殖或誘導(dǎo)體細胞干細胞增殖，我們想要生長組織，”伊麗莎白戴維斯，我是U的神經(jīng)科學(xué)項目的博士研究員，也是一項研究的第一作者，該研究首次證明干細胞增殖是由自主神經(jīng)系統(tǒng)(ANS)直接控制的。

ANS控制我們所有的無意識功能：呼吸，血流，消化等。它的兩個主要神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)從大腦穿過整個身體，神經(jīng)元幾乎進入每個器官。這些神經(jīng)元釋放出稱為神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)，可直接或間接地影響靶細胞。

當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)與某些細胞膜中的受體結(jié)合時，它們在細胞內(nèi)引發(fā)直接反應(yīng)。但是當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)誘導(dǎo)一般炎癥狀態(tài)或改變血流時，細胞也會發(fā)生變化，這是ANS的間接作用途徑。

在Davis的研究發(fā)表在Physiological Reports上之前，科學(xué)家們懷疑ANS參與干細胞增殖，但他們不知道這種關(guān)系是直接還是間接的。直接關(guān)系可能對治療疾病的藥物干預(yù)產(chǎn)生更大的影響。

“例如，如果你想改變一個器官的再生潛力，你就不必刺激或抑制這些神經(jīng)元的活動。相反，你可以找出什么神經(jīng)遞質(zhì)正在控制增殖，然后將那些化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為那些具有靶向給藥的干細胞，“I of I動物科學(xué)系助理教授，該論文的共同作者Megan Dailey說。

為了表征這種關(guān)系，研究人員將重點放在小鼠腸道內(nèi)層或上皮細胞中的干細胞上。他們不僅發(fā)現(xiàn)干細胞確實具有ANS神經(jīng)遞質(zhì)的受體，而且神經(jīng)遞質(zhì)也改變了細胞的行為 - 這正是他們期望看到的直接關(guān)系。

“我們知道ANS的神經(jīng)緊密接觸腸上皮細胞，包括干細胞，但我們不知道神經(jīng)遞質(zhì)是否能夠與干細胞結(jié)合。當(dāng)我們分離干細胞并發(fā)現(xiàn)那里實際上是ANS 神經(jīng)遞質(zhì)受體，我們發(fā)現(xiàn)缺少一塊，“戴維斯說。

為了證明干細胞行為因ANS刺激而發(fā)生變化，研究人員在實驗室中培養(yǎng)腸上皮細胞并將其暴露于高水平的兩種神經(jīng)遞質(zhì)，即去甲腎上腺素和乙酰膽堿。去甲腎上腺素是交感神經(jīng)系統(tǒng)的主要神經(jīng)遞質(zhì)，或ANS的“戰(zhàn)斗或逃跑”分支，而乙酰膽堿由副交感神經(jīng)系統(tǒng)或“休息和消化”分支產(chǎn)生。

“當(dāng)我們模擬這兩種系統(tǒng)的激活時，我們看到干細胞增殖減少，”Dailey說。

她建議，當(dāng)戰(zhàn)斗或飛行系統(tǒng)處于活動狀態(tài)時，身體可能會避免將能量投入到制造新細胞中。相反，她認為，需要能量才能快速逃離。休息和消化的高峰時刻也許不是制造新細胞的最佳時機，因為當(dāng)食物進入時，與消化有關(guān)的細胞過程會產(chǎn)生可以破壞新細胞的自由基。

雖然研究的重點是腸上皮細胞，但Davis和Dailey懷疑ANS也直接控制著身體其他部位的干細胞增殖。事實上，他們最近發(fā)表了另一篇發(fā)表在“ 美國生理學(xué)雜志”上的論文，利用其他研究的多個線索，為更廣泛的現(xiàn)象提供了理由。

戴維斯說：“在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，人們并不認為ANS是華而不實或令人興奮的，但是這些神經(jīng)正在到達身體中的許多細胞，包括干細胞。” “ 如果他們沒有做任何事情，為什么這些神經(jīng)會與干細胞溝通呢?如果有這么大的，令人興奮的想法我們可以利用神經(jīng)系統(tǒng)來控制干細胞呢?”

Dailey補充道，“ANS不受自身控制 - 它由大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制。我們認為大腦通過ANS控制所有這些組織的再生。但這會帶來更大的圖景。例如，在嚴(yán)重抑郁癥或創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙下，你會看到一些器官的退化。通過ANS降低器官的再生能力可能會產(chǎn)生某種與壓力有關(guān)的影響。根據(jù)我們的研究結(jié)果，看起來可能存在直接影響。“