西雅圖研究人員報告稱小鼠胚胎開始形成后不久，它的一些干細(xì)胞經(jīng)歷劇烈的代謝轉(zhuǎn)變后進(jìn)入下一個發(fā)展階段。這些干細(xì)胞會像癌癥細(xì)胞那樣開始消耗和生產(chǎn)能量。
這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在EMBO雜志上。
華盛頓大學(xué)的生物化學(xué)教授Hannele Ruohola-Baker、論文主要作者表示這些發(fā)現(xiàn)不僅為干細(xì)胞研究和研究胚胎發(fā)育以及形狀的初步形成有意義，同時也為癌癥的治有幫助療。這項研究是由西雅圖的幾個研究實驗室之間合作完成的。
胚胎干細(xì)胞被稱為多能干細(xì)胞，因為他們有自我更新能力，并有成為體內(nèi)任何細(xì)胞的潛力。研究人員希望了解組成小鼠胚胎內(nèi)細(xì)胞群細(xì)胞的干細(xì)胞和外胚層或植入階段細(xì)胞之間的區(qū)別。在外胚層階段的小鼠胚胎干細(xì)胞更接近于人類胚胎干細(xì)胞、癌細(xì)胞。
人干細(xì)胞和小鼠外胚層干細(xì)胞比老鼠發(fā)育早期的干細(xì)胞具有較低的線粒體呼吸活性。盡管事實上，發(fā)育后期干細(xì)胞線粒體較成熟后，線粒體呼吸活性會降低。研究人員證實在內(nèi)細(xì)胞群細(xì)胞轉(zhuǎn)變成外胚層細(xì)胞的過渡期間，某些基因控制線粒體細(xì)胞呼吸活性的降低。
相反，過渡期細(xì)胞獲得能量*不依賴于糖、葡萄糖。相比之下，早期小鼠胚胎干細(xì)胞通過將線粒體呼吸動態(tài)切換到葡萄糖分解后，能獲得更多能量。
研究人員發(fā)現(xiàn)低氧條件下激活的轉(zhuǎn)錄因子是缺氧誘導(dǎo)因子1α。缺氧誘導(dǎo)因子1α足夠推動小鼠胚胎干細(xì)胞*依靠糖代謝來獲取能量。下一個挑戰(zhàn)是揭示在正常情況以及在癌癥情況下這種代謝轉(zhuǎn)化是否對干細(xì)胞的命運也有決定性影響。
這些代謝轉(zhuǎn)變可能會決定一些微小原始胚胎細(xì)胞的功能性命運。這些細(xì)胞首先過渡到外胚層干細(xì)胞，隨后演變成整個發(fā)育中的胚胎。
研究人員解釋說在腫瘤細(xì)胞中，糖代謝方式的轉(zhuǎn)變被稱為Warburg效應(yīng)。Warburg效應(yīng)能提供腫瘤細(xì)胞迅速生長和分裂所需要的能量和物質(zhì)。
研究者提出胚胎干細(xì)胞的Warburg效應(yīng)可能在胚胎發(fā)育和早期胚胎的形成以及后來的器官和其他身體結(jié)構(gòu)的形成中也發(fā)揮類似作用。
 這項研究是由國立衛(wèi)生研究院的贊助支持。