腸管幹細胞の再生

腸上皮の内層は 4 ～ 5 日ごとに急速に更新されます。 この再生は、陰窩（各絨毛の底部にある腺）の基部にある腸幹細胞（ISC）によって促進されます。 ISC は非対称的に分裂して、新しい幹細胞と前駆娘細胞を形成します。 娘細胞は輸送増幅（TA）細胞と呼ばれ、陰窩に沿って上方に移動し、杯細胞、腸内分泌細胞、パネート細胞などの吸収細胞（腸細胞または分泌細胞）に分化します。

分化した細胞はそれぞれ異なる機能を持っています。 吸収細胞または腸細胞は、腸上皮細胞の集団の 90% を構成します。 それらは栄養素と電解質の吸収と輸送に関与しています。 杯細胞は腸粘膜を保護する粘液を分泌します。 腸内分泌細胞は、細胞の増殖と消化活動を助けるホルモンを分泌します。 パネート細胞はリゾチームなどの抗菌タンパク質を分泌し、幹細胞の増殖にも関与します。

腸幹細胞の増殖と移動は、放射性チミジンを実験マウスの腸組織に注射する標識法を使用して測定されました。 活発に分裂している細胞は、S 期中に放射性チミジンを DNA に取り込みます。 同じ細胞が分裂すると、新しい娘細胞間で標識が分配されるため標識の強度が低下し、これを定量化できます。 この実験に基づいて、通過増幅細胞としても知られる急速に分裂する細胞が陰窩の中央および上部に存在し、ゆっくりと分裂する幹細胞が陰窩の下部とパネート細胞の間に存在することが判明しました。 パネート細胞を除く分化した成熟上皮細胞は、指状の突起または絨毛に存在します。

ISC の正体と位置に関して、幹細胞ゾーン モデルと +4 細胞モデルという 2 つのモデルが提案されました。 チェンとルブロンは、幹細胞がパネス細胞の間に点在していることを発見し、幹細胞ゾーンモデルを提案しました。 彼らはこれらの細胞を「陰窩基底柱状細胞」または CBC 細胞と名付けました。 Chris Potten らは +4 幹細胞モデルを提案しました。 DNA 標識法を使用して、これらの細胞がパネート細胞から 4 番目の位置にあることが判明したため、「+4 細胞」と名付けられました。

最近の研究では、CBC 細胞は腸上皮の再生に関与する ISC であるのに対し、+4 細胞は静止状態にあり、損傷やストレスによって活性化されることが示されています。 このような場合、+4 細胞は前駆細胞を生成し、最終的にストレスによって損傷した細胞を置き換えます。