【Science】干细胞记忆——是好是坏？

被纸划伤的一点痕迹都是干细胞疯狂活动的场所。在其中，一群表皮干细胞迅速再生，以修补伤口。仔细观察这片饱经风霜的表皮会发现，虽然一些干细胞是该区域的原生细胞，但另一些干细胞是新来者——以前的毛囊干细胞，在感知到附近的损伤后，它们从毛囊迁移到创面，在那里它们转变为类似于原生表皮干细胞。

现在，一项新的研究证明，在它们的遗传物质内，这些重新定位的干细胞保留了如何从毛囊行进到皮肤表面、修复受损皮肤、最终适应它们新家的记忆。这些成熟的干细胞在很大程度上与未成熟的表皮干细胞难以区分。但是这项发表在《Science》上，题为“Stem cells expand potency and alter tissue fitness by accumulating diverse epigenetic memories”的新研究表明，它们能更快地愈合伤口，但在反复受伤后，可能会产生可能导致慢性疾病和癌症的记忆。

洛克菲勒大学的Elaine Fuchs说：“毛囊来源的表皮干细胞看起来和正常的表皮干细胞一样，但它们迁移的记忆，以及它们增强的可塑性，都会产生影响。”

超出炎症记忆

近年来，科学家发现免疫细胞在抵御病原体时获得表观遗传变化，使它们对进一步的炎症敏感，这一过程被称为训练免疫或炎症记忆。

Fuchs和同事们在2017年开始调查皮肤中的炎症记忆，试图解开围绕银屑病、特应性皮炎和慢性创伤的一些奥秘。他们发现，表皮干细胞与免疫细胞一样，可以利用炎症的表观遗传记忆来集合对炎症和损伤的非特异性、短期反应。

Fuchs说：“记忆曾经被认为是免疫系统的T细胞和B细胞的特权。但我们的研究结果表明，这是一种更广泛的现象。”

实际上，这意味着一旦发炎的皮肤在第二次受损时会更快地愈合，这要归功于作为分子书签塞进细胞核的蛋白质。书签提醒每个细胞，它必须激活或沉默哪些基因，从而增强细胞对未来伤害的反应效率。炎症记忆不再是免疫细胞的特权，此后在气道和肠道上皮中发现了炎症记忆，与哮喘和炎症性肠疾病有关。

在这项新研究中，Fuchs的团队将注意力集中在日常的轻微皮肤损伤上。在这种损伤60天后，他们发现老鼠的表皮干细胞确实能够记住炎症，并从中学习以促进伤口愈合。但是这些干细胞，已经放弃了毛囊而上升到表面并维持皮肤的内层，在它们的遗传物质中也包含了一些在普通训练免疫系统中看不到的标记。对以前和现在工作的记忆给了干细胞新的灵活性，当面临挑战时，它们可以再生毛发或表皮。他们迁移到皮肤表面的记忆使移植物表皮干细胞比原生表皮干细胞更有效地动员以应对新损伤。

Fuchs实验室博士后、该研究第一作者Kevin Gonzales说：“我们对干细胞可以保留的记忆的广泛多样性和累积性感到惊讶。到目前为止表观遗传记忆主要被证明可以记录炎症的事件，但我们的实验表明，干细胞也可以潜在地记住其他事情，也许是它们遇到的每一个主要刺激。”

危险的记忆

尽管快速的创伤修复通常是一件好事，但研究提出了表观遗传记忆可能导致慢性疾病的可能性。Gonzales说：“我们知道，银屑病的炎症发作经常发生在相同的部位，在癌症中，我们知道肿瘤经常发生在之前损伤的部位。这表明，随着时间的推移积累的记忆的多样性可能是导致晚年生活中出现的各种慢性病的罪魁祸首。”

Fuchs补充说，在小鼠身上，即使是轻微的损伤，也会形成潜在的危险干细胞记忆，并且持续至少六个月——相当于人类生命的五、六年。“我们大多数人每周可能会发生几次，很可能这些记忆起源于进化，帮助动物更快地愈合伤口，防御未来与病原体的遭遇。然而，人类的寿命更长，令人沮丧的是，每一次，我们都在对我们的伤害和暴露于病原体和其他刺激物产生持久的记忆。”

最近的这项研究为科学家们讲授一系列炎症性疾病做出了贡献，其中许多炎症性疾病是在上皮组织中形成的，而上皮组织是我们抵御外界的第一道防线。Fuchs说：“目前治疗这些上皮组织慢性炎症性疾病的主要药物是免疫抑制药物，虽然这些药物可能有帮助，但越来越多的证据表明，抑制免疫系统可能不会靶向问题的根源。”

未来，Fuchs希望通过深入研究不良干细胞记忆形成背后的基本机制，提供更好的治疗方案。她说:“理想情况下，我们最终能够摆脱不好的记忆，只留下好的记忆。我们还没有做到这一点，但这些新发现在广泛的研究领域引起了极大的兴趣，并已经引导我们找到治疗疾病的新方法。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://phys.org/news/2021-11-stem-cell-memories-wound-chronic.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。