成體組織的正常結(jié)構(gòu)和功能（即組織穩(wěn)態(tài)）是由成體干細(xì)胞及其子代分化細(xì)胞來維持的。最好的例子就是成體的胃腸道組織：由于胃腸道組織不斷受到食物摩擦、病原菌侵染等外部因素的干擾，造成胃腸道上皮細(xì)胞的不斷丟失，這些丟失的細(xì)胞必需被及時補充以維持胃腸道上皮組織的穩(wěn)態(tài)。成體干細(xì)胞的維持和分化必需受到嚴(yán)格的調(diào)控。干細(xì)胞的過早分化會導(dǎo)致干細(xì)胞的的喪失，而干細(xì)胞的過度增殖和子代細(xì)胞的分化缺陷會導(dǎo)致分化細(xì)胞的喪失，這些都會導(dǎo)致早衰或者諸如癌癥在內(nèi)的一系列疾病的發(fā)生。研究干細(xì)胞維持和分化的調(diào)控機制可以揭示人類疾病的致病機制，為疾病治療奠定基礎(chǔ)。然而，目前關(guān)于成體組織穩(wěn)態(tài)調(diào)控的機理，尤其是組織間對話在組織穩(wěn)態(tài)中的作用尚未很好地研究。

    經(jīng)典的模式生物黑腹果蠅的中腸組織與哺乳動物的小腸在遺傳發(fā)育、結(jié)構(gòu)、功能等方面都極為相似，研究果蠅中腸組織的穩(wěn)態(tài)調(diào)控機制可以為人類疾病的治療奠定良好的基礎(chǔ)。國家“千人計劃”特聘教授林鑫華研究組以此為研究對象，發(fā)現(xiàn)果蠅氣管來源的BMP配體Dpp在調(diào)節(jié)中腸穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用。

    研究表明，Dpp信號通路主要在果蠅中腸的吸收細(xì)胞中激活，而在吸收細(xì)胞中抑制Dpp信號通路會產(chǎn)生大量的類中腸干細(xì)胞及其子代細(xì)胞，從而導(dǎo)致腸道穩(wěn)態(tài)喪失。最令人興奮的是，研究發(fā)現(xiàn)Dpp信號通路的配體特異地在果蠅的呼吸器官—氣管中表達(dá)，隨著氣管細(xì)胞穿過基底層肌肉細(xì)胞而傳遞到腸道組織。重要的是，在氣管中抑制Dpp配體的表達(dá)會產(chǎn)生與在吸收細(xì)胞中抑制Dpp信號通路一致的表型。

    該研究首次揭示了氣管不僅負(fù)責(zé)氣體交換的功能，同時還分泌Dpp形態(tài)發(fā)生素來調(diào)節(jié)腸道組織穩(wěn)態(tài)。這些發(fā)現(xiàn)將開辟一個全新的組織間對話影響組織穩(wěn)態(tài)的領(lǐng)域。這必將對今后研究組織間對話、組織穩(wěn)態(tài)、器官重塑、癌癥發(fā)生等多個領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

    該成果于2013年1月28日在線發(fā)表于Developmental Cell雜志上。研究組李周華博士為該論文第一作者，林鑫華研究員為通訊作者。

    該研究完全在動物所完成。該研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院干細(xì)胞先導(dǎo)項目的資助。