在第一項發現關於性激素對腸道幹細胞的影響的研究中，科學家揭示了甾類激素--在結構上和功能上類似於人類的類固醇激素--大大改變了腸道幹細胞的行為方式，最終影響這個關鍵器官的總體結構和功能。作者發現，蛻皮激素--一種由果蠅產生的類固醇激素--可以刺激腸道幹細胞的生長，導致雌性果蠅的腸道增大，並誘發其他關鍵的變化。這項研究還提供了一種機制來解釋性別在正常腸道功能中的腸道幹細胞的特殊作用。此外，該研究還提供了腸道中的激素可能加速腫瘤發展的證據。猶他大學亨茨曼癌症研究所(HCI)和德國癌症研究中心(DKFZ)聯合報導了這一發現，並於近日發表在Nature雜誌上。
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HCI的幹細胞生物學家、猶他大學腫瘤學教授Bruce Edgar博士和海德堡大學DKFZ的Aurelio Teleman博士共同領導了這項工作。他想知道，性激素是否會影響腸道幹細胞的繁殖能力，並促進腸道生長。Edgar說："為了更好地了解幹細胞是如何調控的，我的實驗室和世界各地的許多實驗室研究果蠅的腸道已經有一段時間了。我們知道雄性果蠅和雌性果蠅在它們的腸道中表現出差異--例如，雌性的腸道比雄性的更大，而且雌性比雄性更容易罹患腸道腫瘤--但我們不知道原因。"這項研究為這些差異以及它們是如何產生的提供了重要的見解。
Edgar和Teleman的研究小組發現，蛻皮激素是一種性別特異性的激素，它可以極大地改變器官中幹細胞的生長特性，值得注意的是，該器官與生殖沒有直接關係。他們發現這些變化會影響整個器官的結構和功能。他們發現，給雄性果蠅注射蛻皮激素，會導致它們原本分裂緩慢的幹細胞分裂速度加快，從而導致雄性果蠅腸道的生長。這表明，雄性果蠅和雌性果蠅幹細胞分裂的限制差異在於激素的循環水平。
在雌性果蠅的一生中，這一過程有利有弊。最初，雌性體內更多的蛻皮激素有助於生殖的進化關鍵過程。它促進腸道擴張，促進營養吸收，從而幫助蒼蠅產更多蛋。但到了晚年，卵巢產生的蛻皮激素最終會導致腸道功能紊亂，從而創造有利於腫瘤生長的環境，從而縮短雌性果蠅的壽命。雖然人類不產生蛻皮激素，但我們有相關的類固醇激素，如雌激素、黃體酮和睪酮，它們有相似的作用機制。
這項研究的實驗工作主要由Sara Ahmed完成，她是海德堡大學Molekulare生物研究中心(ZMBH)和DKFZ的Edgar和Teleman實驗室的聯合博士生。Ahmed設計了一些實驗，利用各種遺傳工具來開啟和關閉果蠅腸道和卵巢中不同細胞類型的基因，這些細胞會產生蛻皮素。"我們的研究提供了決定性的證據證明性激素改變了非性器官的行為，比如腸道，"Ahmed說。她進一步推測，這項研究的長期影響可能包括探索治療人類癌症的新途徑。
根據研究人員的說法，要了解類似的幹細胞-激素關係是否在人體器官中起作用還需要進一步的研究。他們計劃將來對此進行探索。除了性激素在腸道幹細胞行為中扮演的重要角色，作者相信這項對果蠅的研究可能揭示了一種可能在人類生理學和病理學中發揮作用的新機制，因為越來越多的研究表明，包括結腸癌和胃癌在內的非生殖器官癌症的發病率在男性和女性中是不同的。
參考資料：
New clues from fruit flies about the critical role of sex hormones in stem cell control
Sara Mahmoud H. Ahmed et al. Fitness trade-offs incurred by ovary-to-gut steroid signaling in Drosophila， Nature (2020). DOI：10.1038/s41586-020-2462-y
來源：生物谷