巨噬细胞关键基因（Science细胞间的信使）

巨噬细胞关键基因（Science细胞间的信使）“黄体细胞 (xanthoblasts) 发出的这些薄的突起在迂回，方向几乎是随机的”Parichy 说，“突起最终会遇到另一个色素细胞，直到和黑色素细胞相遇后停止。”Eom 和 Parichy 使用实验室基因方法使斑马鱼的色素细胞发荧光—这样一来使得这些细胞更容易用显微镜跟踪观察。在这个过程中，他们发现 黄色素细胞 (xanthoblasts) 是黄色色素细胞的前体，在色素图案形成的高峰期产生了独特的，精致的突起。巨噬细胞是在免疫中具有重要作用的吞噬细胞，包括感染性微生物，死亡细胞和碎片的识别和处置。然而，也已经鉴定了其非免疫活性。巨噬细胞现在已知在发育和体内平衡期间起作用，包括血管和乳腺管形态发生，胰细胞规格，造血干细胞维持和脂质代谢。为了调查巨噬细胞在胚胎后组织重塑的潜在作用，研究者观察了了斑马鱼，形态发生，模型和增长，与人类胎儿和新生儿发育的相似之处的幼虫到成年的转型。Parich

导语

华盛顿大学的科学家发现脊椎动物免疫系统中的一种常见类型的细胞在其他细胞之间的通信中起着独一无二的作用。被称为巨噬细胞的这类细胞被证明可以在非免疫细胞之间传递信息。

他们的论文于 2 月 16 日在 Science 上在线发表，描述了一种鱼类的色素细胞如何通过巨噬细胞来递送对于皮肤中的色素图案非常重要的信息。这是第一个报道的依赖巨噬细胞在非免疫细胞之间长距离传递信息的实例。但由于巨噬细胞是所有脊椎动物共有的，研究人员认为他们的发现不是水生生物的怪癖。巨噬细胞可能是细胞中长距离消息传递的常见传递者。

斑马鱼在早期幼虫，中期幼虫和成虫阶段的图像显示了斑马鱼条纹色素模式的发展。 成年斑马鱼的条纹特写图，显示黑色素细胞和黄色色素细胞在分开的条纹。图片来源： Dae Seok Eom，David Parichy

资深作者和华盛顿大学 (UW) 生物学教授 David Parichy 说：“如果色素细胞已经知道如何使用巨噬细胞进行信号传导，理所当然，其他物种也是如此。这可能发生在各种各样的细胞和动物中。”

巨噬细胞是在免疫中具有重要作用的吞噬细胞，包括感染性微生物，死亡细胞和碎片的识别和处置。然而，也已经鉴定了其非免疫活性。巨噬细胞现在已知在发育和体内平衡期间起作用，包括血管和乳腺管形态发生，胰细胞规格，造血干细胞维持和脂质代谢。为了调查巨噬细胞在胚胎后组织重塑的潜在作用，研究者观察了了斑马鱼，形态发生，模型和增长，与人类胎儿和新生儿发育的相似之处的幼虫到成年的转型。

Parichy 和第一作者 Dae Seok Eom，一个 UW 博士后研究员，在研究斑马鱼时发现了巨噬细胞的这个新作用。他们想要进一步了解斑马鱼如何获得银黄色和黑色的指示性条纹。每种颜色—黑色，黄色和银色—均由不同类型的色素细胞生成。当斑马鱼处于青少年时期，这些色素细胞迁移到正确的位点以产生条纹。

“当色素细胞迁移时，这三种色素细胞群之间的沟通对于形成我们在成年斑马鱼中看到的条纹是至关重要的，”Parichy 说。

Eom 和 Parichy 使用实验室基因方法使斑马鱼的色素细胞发荧光—这样一来使得这些细胞更容易用显微镜跟踪观察。在这个过程中，他们发现 黄色素细胞 (xanthoblasts) 是黄色色素细胞的前体，在色素图案形成的高峰期产生了独特的，精致的突起。

“黄体细胞 (xanthoblasts) 发出的这些薄的突起在迂回，方向几乎是随机的”Parichy 说，“突起最终会遇到另一个色素细胞，直到和黑色素细胞相遇后停止。”

Eom 发现这些突起——研究者以数学家和天文学家的 George Airy 爵士命名这些突起为“airinemes”，纪念 George Airy 描述了观察小物体的光学限制，和希腊信使女神 Iris 一样，Iris 是希腊彩虹女神，她从东飞到西替众神向生灵传递福音——“airinemes”包含微小的，膜结合的蛋白质，提供了分子信号到黑素生成细胞、及黑色素细胞。研究人员表明，当一个来自 xanthoblasts 的 airinemes 遇到一个黑素细胞时，来自 airinemes 的信号蛋白将导致黑色素细胞迁移到条纹的位置中。

但研究者不明白 airinemes 是如何发现黑素细胞的或者为什么它们采取了这样一个表面上看起来随机的路线，直到 Eom 做了一个关键性的观察。

“我看到一个巨噬细胞与一个 airinemes 相互作用，然后与另一个，然后再另一个互动。在一个实验中，我计数了来自 xanthoblasts 的 178 个 airinemes 细胞，其中 94% 的 airinemes 细胞显著与巨噬细胞相关联。”

巨噬细胞在不断移动，在鱼体、人体和任何事物之间，它们漫游在身体的组织中，像阿米巴一样“爬行”。一路上，他们游离在生活的环境中，对细胞残片进行吞噬和消化，它们的回收奖通常是无害的细胞碎屑。但是，如果他们摄取一点病原体，或接收附近的细胞受到侵略者的攻击的信号时，巨噬细胞便激活淋巴细胞和提醒其他免疫细胞，对病原体作出免疫应答。

凭借以上知识背景，Eom 测试了巨噬细胞是否真正促进黄色和黑色色素细胞之间的对话。使用遗传工具，他创建了没有巨噬细胞的斑马鱼，并观察到 xanthoblasts 产生了比想象中少得多的 airinemes 细胞。在此条件下，黑素细胞没有正确迁移形成条纹。

在显微镜下，Eom 捕获的图像和视频——当它们随机遇到一个 airineme 时巨噬细胞的行为。巨噬细胞貌似“吞噬”了 airineme 细胞上的圆形，球形的蛋白质装置，并拖动拉伸至 airineme 细胞出去。

“现在我们知道为什么 airineme 似乎采取这样一个蜿蜒的、随机的路线，”Eom 说，“airineme 被巨噬细胞拖着移动，而巨噬细胞本身就是随机移动的。”

但是当同样的巨噬细胞遇到黑素细胞时，巨噬细胞似乎将 airineme“转移”到黑素细胞并走开，可能通过 airineme 传递信息到黑素细胞。

Eom 表示，airineme 的细胞膜包含一种脂质类型，其通常是巨噬细胞的“吃掉我”的信号，这就可以解释为什么巨噬细胞附着在 airineme 细胞表面并沿着这些突起拖动拉伸。Eom 和 Parichy 计划研究，为什么巨噬细胞不消化 airineme 细胞，以及 airineme 细胞是如何“传递”特殊信息到黑素细胞去的。

但是考虑到巨噬细胞以游离的方式存在和吞噬细胞碎屑的倾向，Parichy 认为这不可能是免疫系统外的细胞选择巨噬细胞传递信号的唯一实例。

“我们所看到的斑马鱼条纹形成的实验中，很有可能巨噬细胞发挥重要作用，从组织发展和再生到癌症，”Parichy 说，“我们可以很容易地看到巨噬细胞在各种情况下如何促进细胞之间的信号传导。

远距离的通信对于斑马鱼条纹的形成是至关重要的，但其机制仍然不完全清楚。通过长的基于肌动蛋白的丝状伪足或“cytonemes”的信号传递给予了相当大的关注，但是已经确定了另外类别的细胞突起，其性质仅仅开始被探索。作者的分析表明，巨噬细胞是 xanthoblasts 和黑素细胞之间远程，依赖于 airinemes 细胞进行信号交流中的关键参与者。实际上，巨噬细胞的移动可以允许扩散样的传播，由数学模型设想，尽管 airinemes 的大尺寸和所涉及的长距离，研究发现增加了巨噬细胞的越来越多样的功能，定义为其吞噬能力。仍然要确定巨噬细胞是否被动携带信号，还是积极处理信号，或帮助区分靶细胞。识别巨噬细胞——airinemes 细胞相互作用的额外特征，以及潜在的其他背景，论文将阐明该系统的进化和通用性，并且还可以提出用于递送治疗剂的新方法。

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