科学网—活细胞如何处理附近死亡细胞？
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2026-11-15 15:43
| 系统分类: 海外观察
斑马鱼胚胎吞噬死亡细胞
> 图片说明：活体斑马鱼胚胎，青色标记为肌动蛋白（构成细胞内部骨架，决定细胞形态、介导细胞运动）；红色为被吞噬的死亡细胞。胚胎外层结构保持完整密闭，胚胎内部细胞即可完成死亡物质的吞噬。
> 图片来源：Laura F. Bianchi / 基因组调控中心（Centro de Regulación Genómica）
该发现或将为慢性炎症疾病提供全新研究线索。
皮肤、肠道、呼吸道等组织内的细胞会不断发生凋亡，需要被及时清除。相邻细胞面临一项难题：既要吞噬濒死细胞，又不能破坏组织外层保护屏障，不能留下缝隙。
巴塞罗那基因组调控中心的研究人员揭示了细胞如何同时完成上述两项任务。在斑马鱼与小鼠胚胎中，细胞复用了一部分原本用于维系细胞间黏附的分子装置，在清除濒死细胞的同时，维持周围组织的密闭完整。
本研究通讯作者、 ICREA研究所教授 Verena Ruprecht 表示：“我们很意外地发现，上皮细胞改造利用自身的分子黏附装置——也就是将细胞粘合在一起的‘细胞胶水’，来完成对濒死细胞的吞噬。”
细胞 “胶水”兼任清除装置
发挥该功能的是上皮细胞。上皮细胞紧密连接形成连续细胞层，覆盖、衬覆机体各类体表与管腔，包括皮肤、肠道以及呼吸道。 E‑钙黏蛋白（E‑cadherin）是介导细胞黏附的核心蛋白之一，它与多种其他蛋白共同构成一个大型分子复合物发挥作用。
活体成像观察发现，这套分子复合物精准聚集在上皮细胞与濒死相邻细胞相接触的位置。研究人员继而提出疑问： E‑钙黏蛋白是否仍沿用连接健康细胞的方式，将两个细胞黏附在一起？
为解答该问题，研究人员首先将去除 E‑钙黏蛋白的濒死细胞置于组织旁，上皮细胞依旧可以高效将其清除。随后，团队制备不含蛋白质的脂肪液滴，只在液滴表面模拟濒死细胞的特征信号，组织同样能够吞噬这类液滴。
两组实验共同证明：濒死细胞表面的 E‑钙黏蛋白并不是细胞清除过程所必需。相反，周围组织细胞内部的E‑钙黏蛋白复合物切换功能，协助上皮细胞物理吞噬需要清理的细胞残骸。
吞噬邻居而不破坏屏障
在完成吞噬的同时，还不能破坏组织完整性，这带来另一重挑战。上皮细胞紧密排列形成连续屏障，但吞噬一个和自身大小接近的细胞，需要细胞发生剧烈形态改变。
研究人员发现上皮细胞采用双面差异化行为解决难题：细胞基底面（下表面）延展包裹住濒死细胞，协助将其向内拉入细胞内部；而细胞游离面（上表面）维持相对稳定，保证组织屏障密闭。
活体成像定量测量也印证了这种分工：吞噬发生前、进行中、吞噬完成后，细胞上表面形态几乎没有变化；而下表面则发生大幅度形变。
Ruprecht 将该过程比作排成一列、手臂互挽的舞者：上半身保持稳定，脚部完成复杂的动作，来处理出现的濒死细胞。
“还是同一批‘舞者’，只是编排了一套全新的舞步。”她说道。
细胞清除需要力量平衡
研究团队还解析了 E‑钙黏蛋白复合物中各个蛋白组分在该过程中的作用。其中一个组分负责将复合物锚定到细胞内部骨架，当细胞环绕、吞噬濒死细胞时，依靠该组分传递机械力。
敲除该蛋白，或是敲除其与细胞骨架相结合的功能片段后，细胞就无法再吞噬濒死细胞。
复合物中另一种蛋白起到抑制细胞收缩装置的作用。移除该抑制作用，并不会提升细胞吞噬效率；反而会使细胞过度僵硬，无法完成死亡细胞的清除。
研究人员进一步验证该机制是否不只存在于斑马鱼。在小鼠早期胚胎中，阻断 E‑钙黏蛋白同样会造成濒死细胞清除受阻，证明这套清除机制在脊椎动物中具有保守性。
胚胎是研究该类生物学过程的理想模型：胚胎组织透明，研究者可以直观、细致地实时观察活组织的细胞清除全过程。
本研究建立在 Ruprecht既往工作的基础之上，其前期研究证实：胚胎上皮细胞可以协同清除死亡细胞，属于早期固有免疫防御形式。这项新成果于2026‑08‑27发表在《Nature Communications》，解释了上皮细胞完成物理清除工作的同时，如何不破坏自身构成的保护屏障。
清除失效会诱发炎症
目前尚不清楚这套依赖 E‑钙黏蛋白的机制是否同样存在于成年斑马鱼、成年小鼠以及人体组织。
但有充分理由开展后续研究：视网膜、结肠、呼吸道、乳腺的成体上皮组织均具备清除死亡细胞的能力； E‑钙黏蛋白广泛分布于全身各类上皮组织，并且不同物种之间该蛋白的序列结构高度保守。
如果该机制具有更广的适用范围，将帮助科研人员理解组织安全处置死亡细胞的完整过程。死亡细胞若得不到及时清除，最终会发生裂解，释放胞内内容物，进而诱发慢性炎症。
该研究表明：高效清除死亡细胞，并不仅仅依靠识别濒死细胞释放的化学信号；周围组织还必须具备充分的形态重塑能力，在清除细胞的同时，不能损害保护屏障。
Ruprecht总结道：“研究组织高效清除死亡细胞的分子机制，对于人类健康有着十分重要的意义。”
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