2008年2月11日,北京生命科学研究所袭荣文实验室在《Aging Cell》杂志上在线发表题为“Age-related changes of germline stem cell activity, niche signaling activity and egg production in Drosophila”的研究论文。该研究系统揭示了年龄因素对果蝇卵巢内生殖干细胞及其微环境(niche)功能的影响,阐明了干细胞活性与生育能力随年龄变化的机制。
随着年龄增长,许多组织和器官中的干细胞活性呈现衰退现象,表现为组织再生和修复能力下降,但干细胞衰老的机制尚不清楚。本研究利用果蝇卵子发生作为干细胞模式系统,全面分析了年龄引起的生殖干细胞数量及活性、微环境功能、干细胞内微环境信号通路活性、卵巢管数目及产卵量等变化,并通过遗传学方法研究了改变微环境信号因子分泌量对干细胞活性及产卵量的影响。研究发现,干细胞活性随年龄增长迅速降低,同时控制干细胞的重要微环境BMP信号减弱。增强BMP信号可以延缓干细胞衰老,并短暂促进产卵量上升。此外,研究者还发现,随着年龄增长,发育中卵子的死亡率迅速上升,导致产卵量下降。
这项研究与同期另外两项研究(Boyle et al., Pan et al., Cell Stem Cell, Vol 2, 2007)共同最早发现了果蝇生殖干细胞微环境的衰老现象,揭示了微环境改变是干细胞衰老的重要机制。不同的是,本研究同时涵盖了微环境衰老对干细胞活性和生育能力的影响,并发现影响后者的两个重要因素:干细胞活性及发育中卵子的死亡率,而后者成为年老雌蝇产卵量下降的决定性因素,提示组织器官老化不能单纯归因于干细胞能力的下降。
本文第一作者为博士生赵瑞,其他作者包括宣扬和李兴华,通讯作者为袭荣文博士。该研究受科技部863计划和北京市科委资助,在北京生命科学研究所完成。