青年博士《Science》“饿不死”的干细胞

细胞海洋

来自Fred Hutchinson癌症研究中心基础科学研究分部的科学家在对生殖干细胞在饥饿环境下的活性机制研究取得新的进展，研究成果文章Starvation Protects Germline Stem Cells and Extends Reproductive Longevity in C. elegans发表在Science在线版上。
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$ K2 y' O% E: J$ A2 a0 {8 P文章通讯作者是Marc R Van Gilst，Fred Hutchinson癌症研究中心的助理研究员，1998年于Oregon大学获得博士学位，主要从事分子和细胞生物学方面的研究。% P8 J5 ~4 t- M: i. ~2 b0 @; x  D
在许多种动物中，人们知道饥饿或严格限制热卡的摄入的作用相当于按下了一个衰老过程的“暂停键”；但是在线虫类蠕虫中，饥饿还很像一个对生殖系统的“重设”指令，可使其新的卵细胞的产生被延后到其生命的非常晚的时期。
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  Q+ V, f( K- V3 k9 v# ^观察对其它动物（包括人类）进行食物热卡限制是否也会产生类似的效应是有必要的，但这种联想在目前仍然只是一种猜测。   W% B( C( X  v6 D/ R+ @
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' B) P  v% j! e. t目前已经知道，C. elegans蠕虫在受到饥饿和压力时可在其幼虫期的数个发育点出现发育中止的反应。 Marc研究小组发现另外一个发育中止的阶段，该发育中止发生在性成熟的成虫在受到饥饿刺激的时候。 在这个阶段（被称作成虫生殖滞育），受到饥饿对待的蠕虫的排卵及卵子的成熟会中止，且其生殖细胞系（即产生新的卵子的那些细胞）中的大多数细胞会被扼杀。 但是，这些蠕虫仍然会保存一些干细胞，这些干细胞会在蠕虫开始再次进食的时候产生整个的新的功能性生殖细胞系。 % j3 q$ a& B& X2 |' S6 ^

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7 i0 |! [+ I0 ]7 E8 X目前，这些发现的确切的基本机制仍然不清楚，但它牵涉到细胞核内的一种叫做 NHR-49的信号传导受体，这是蠕虫中的相当于某些哺乳动物饥饿反应以及调节排卵的信号传导受体的对应物。7 s4 a2 j4 U9 Z% c- S8 ]
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+ _! B3 X/ P! e) U4 pStarvation Protects Germline Stem Cells and Extends Reproductive Longevity in C. elegans
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, o' w& ~0 D8 q' g: NGiana Angelo 1 and Marc R. Van Gilst 1*
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+ q# N2 e: L3 Q1 ?2 Q+ t1 Division of Basic Sciences, Fred Hutchinson Cancer Research Center, 1100 Fairview Ave North, Seattle, WA 98109, USA.6 w/ S: X: @2 [) I

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Study of starvation-resistant biological programs has elucidated numerous mechanisms influencing aging. Here, we present the discovery and characterization of starvation-induced adult reproductive diapause (ARD) in C. elegans. ARD differs from the C. elegans dauer diapause in that it enables sexually mature adults to delay reproductive onset 15-fold and extend total adult lifespan at least 3-fold. Effectiveness of ARD requires apoptotic death of the entire germline, except for a small population of protected germline stem cells (GSCs). Upon refeeding, surviving GSCs regenerate a new germline capable of offspring production near the level of nonstarved animals. The starvation-sensing nuclear receptor NHR-49 is required for ARD entry and recovery. Our findings establish mechanisms for preserving stem cell potency and reproductive potential during prolonged starvation.