日本九州大学的一个研究小组最近发现了一种以钙为基础的机制，它在处理细胞方面起着关键作用，这揭示了我们的身体如何保护自己免受伤害和疾病。在发表于《当代生物学》的研究中，该团队利用基因工程上皮组织培养物、分子标记和先进的成像技术，揭示了钙离子水平对于有效清除上皮组织(体表细胞)中的亡或凋亡细胞至关重要。

我们的身体表面，包括皮肤和内脏，都被上皮细胞覆盖，这些上皮细胞是人体的重要屏障。当这些细胞受损并亡(凋亡)时，邻近的细胞会迅速联合起来，将它们推出体外，并封住任何可能让外来物质进入并可能导致感染或炎症的缝隙。虽然这一复杂过程对于维持健康的上皮屏障至关重要，但其背后的确切机制至今仍不完全清楚。

该项研究由九州大学的池之内淳一(JunichiIkenouchi)教授及其同事、松泽健二(KenjiMatsuzawa)博士和第一作者赵由真(YumaCho)先生领导，还包括来自日本东京大学和北海道保健科学大学的合作者的贡献。

首先，研究小组使用聚焦激光诱导单个上皮细胞凋亡，并观察周围细胞的反应。然后，他们通过修饰周围细胞来表达特殊的钙离子探针(称为GCaMP6)，观察周围细胞的反应，这使他们能够实时观察钙离子的变化。

有趣的是，他们发现凋亡细胞的邻近细胞钙离子水平显著升高，尤其是在与亡细胞交界的膜区域附近。研究人员将这一有趣的现象命名为“顶端挤压效应器中的钙离子反应(CaRE)”。

为了更深入地探究这一新发现的机制，该团队接下来研究了IP3受体的作用，IP3受体是细胞内存在的一种蛋白质，有助于调节钙离子水平。他们发现，抑制IP3受体的活性或去除其相关基因可以完全阻止凋亡细胞的排出。使用先进的电子显微镜进行进一步分析发现，一组特定的IP3受体，特别是位于桥粒附近的受体，在CaRE中起着关键作用。

桥粒是一种细胞粘附结构，可在细胞之间形成牢固的连接，就像纽扣一样将细胞固定在一起。它们在皮肤和器官内膜等组织中尤为重要，有助于保持一切完好无损并正常运作。

通过确保相邻细胞紧密粘附，桥粒在维持人体组织的结构和稳定性方面发挥着关键作用。研究小组发现，桥粒附近的IP3受体的激活是触发一组称为肌动球蛋白复合物的蛋白质收缩的必要条件，这有助于细胞改变形状和移动，从而促进凋亡细胞的清除。

Ikenouchi强调说：“我们的研究揭示了IP3受体在桥粒中的新作用，后者以前被认为仅参与上皮细胞之间的机械连接。”

由于这项研究是在培养细胞上进行的，研究小组指出，需要进一步分析CaRE机制，以确定该机制是否也在生物体中发挥作用，是否在不同的器官组织之间有所不同，以及其他因素是否也发挥作用。

总的来说，这项研究增进了我们对身体如何维持健康上皮的理解——这对许多人来说都是理所当然的。

Ikenouchi总结道：“我们的研究结果为理解由上皮屏障破坏引起的疾病(如特应性皮炎和炎症性肠病)提供了宝贵的见解，并可能有助于开发新的预防措施和慢性炎症的治疗方法。”