Do principles of control define a unique class
of cells?
The fact that so many characteristic behaviors of stem cells
and stem cell systems - homeostasis in the face of the
production of differentiated progeny; rapid tissue regeneration;
developmental expansion; self-regulation; and niche
dependence - emerge simply as a result of feedback
regulation of self-renewal suggests that the ability to be
regulated by such feedback might serve as a good defining
characteristic of stemness. Alas, we have no such luck here.
As it happens, cells that are not considered stem cells also
show this behavior, namely the so-called ‘transit amplifying
cells’ that lie downstream of stem cells in tissue lineages,
and are distinguished by an apparently limited potential
for self-renewal. For example, in the olfactory epithelium,
qualitatively similar feedback effects are mediated by two
different TGFβ family members upon the stem cell and its
molecularly distinct descendant, respectively [7]. That
descendant, the immediate neuronal progenitor, behaves
like a typical committed progenitor, generally selfrenewing
only a few times before differentiating [16].
In fact, it is probably no accident that, even within a single
lineage, both stem and transit amplifying cells are subject
to the same sort of feedback regulation. To see why,
consider the diagram in Figure 1, which depicts a threestage
lineage progressing from what might be a stem cell
(type 0) to a transit amplifying cell (type 1), to a postmitotic
differentiated cell (type 2). Each dividing cell type
is characterized by an intrinsic probability of renewal, p,
which quantifies that overall fraction of its progeny that
remains at the same lineage stage, and by a feedback gain
g, which quantifies how the cell’s actual renewal probability
declines with the number of terminally differentiated cells
in its vicinity. Consider now the case when both p0 and p1
are greater than 0.5; that is, the intrinsic tendency of both
type 0 and type 1 cells is to renew more than half the time,
and it is only feedback that restrains them from doing so.
Depending on the values of the p- and g-parameters, this
system will behave in one of two ways.
In one parameter regime - when the amount of feedback
needed to lower the renewal behavior of cell type 0 to 50%
is sufficient to drive that of cell type 1 below 50% - the
system will achieve a stable steady state in which cell type
0 maintains its numbers homeostatically and cell type 1
displays frequent random extinctions. Unless one is looking
closely at the statistics of such events, the behavior of
cell type 1 will suggest that it has only a limited, relatively
fixed potential to self-renew.
In the other parameter regime - in which the amount of
feedback needed to lower the renewal behavior of cell type
0 to 50% is not sufficient to drive that of cell type 1 to 50% Figure
1
Feedback produces stem cell and transit amplifying cell behaviors.
A two-stage cell lineage is shown, in which cells of type 0 and type
1 divide (at rates v0 and v1, respectively), and produce progeny with
an intrinsic probability (p0 or p1, respectively) of remaining at the
same lineage stage (as opposed to differentiating to the next one).
Cell type 2 is terminally differentiated, and dies (or is shed) at rate
d. As long as p0 > 0.5, any negative feedback (schematized by solid
red lines, and quantified by parameters g1 and g2) from cell type 2
onto p0 forces the system to reach a self-maintaining steady state. If
there is feedback onto both p0 and p1, the quantitative details
determine whether cell type 0 behaves like a stem cell and cell type
1 like a transit amplifying cell; or whether cell type 1 behaves like a
stem cell and cell type 0 goes extinct. If feedback also slows cell
division (for example, v0, dashed red line), more complex system
behaviors may occur (for example, in which cell type 1 normally
fulfills most stem cell functions, with cell type 0 remaining quiescent
except following tissue injury, when it transiently ‘reawakens’). For
further details see [7,14,17].
0 1 2
p0 p1
v0 v1 d
g0
g170.5
http://jbiol.com/content/8/8/70 Lander: Journal of Biology 2009, 8:70
something completely different will happen. Cell type 0
will be driven to extinction, and cell type 1 will be driven to
homeostasis.
In other words, which cell becomes the stem cell in this
simple system is just a matter of parameter values, nothing
more [7,14,17]. And since these values depend on things
like the numbers of differentiated cells and the amounts of
the various feedback factors they produce, we would have a
hard time avoiding the conclusion that it is cellular context,
not intrinsic molecular specification, that establishes
whether a cell type becomes a stem cell, a transit
amplifying cell or simply goes extinct.
ทำหลักการของการควบคุมการกำหนดระดับที่ไม่ซ้ำกัน
ของเซลล์?
ความจริงที่ว่าพฤติกรรมลักษณะจำนวนมากของเซลล์ต้นกำเนิด
และลำต้นระบบเซลล์ - สภาวะสมดุลในหน้าของ
การผลิตของลูกหลานที่แตกต่างกัน; สร้างเนื้อเยื่ออย่างรวดเร็ว;
การขยายตัวของการพัฒนา; การควบคุมตนเอง; และช่อง
พึ่งพา - โผล่ออกมาก็เป็นผลมาจากข้อเสนอแนะ
กฎระเบียบของตัวเองแสดงให้เห็นว่าการต่ออายุความสามารถที่จะ
ควบคุมโดยข้อเสนอแนะดังกล่าวอาจทำหน้าที่เป็นผู้กำหนดที่ดี
ลักษณะของ stemness อนิจจาเราไม่มีโชคเช่นที่นี่.
มันเกิดขึ้นเซลล์ที่ไม่ถือว่าเป็นเซลล์ต้นกำเนิดยัง
แสดงพฤติกรรมนี้คือที่เรียกว่า 'การขนส่งขยาย
เซลล์ที่อยู่ปลายน้ำของเซลล์ต้นกำเนิดใน lineages เนื้อเยื่อ
และมีความโดดเด่น ที่มีศักยภาพ จำกัด เห็นได้ชัด
สำหรับตัวเองต่ออายุ ยกตัวอย่างเช่นในเยื่อบุผิวจมูก,
คุณภาพผลกระทบข้อเสนอแนะที่คล้ายกันเป็นผู้ไกล่เกลี่ยสอง
TGFβที่แตกต่างกันของสมาชิกในครอบครัวเมื่อเซลล์ต้นกำเนิดและของ
ลูกหลานที่แตกต่างโมเลกุลตามลำดับ [7] ที่
ลูกหลาน, รากเหง้าประสาททันทีพฤติกรรม
เช่นรากเหง้าความมุ่งมั่นปกติทั่วไป selfrenewing
เพียงไม่กี่ครั้งก่อนที่จะแตกต่าง [16].
ในความเป็นจริงมันอาจจะเป็นอุบัติเหตุที่ไม่มีที่แม้จะอยู่ในที่เดียว
เชื้อสายทั้งต้นกำเนิดและการขนส่งขยายเป็นเซลล์ เรื่อง
ที่จะเรียงลำดับเดียวกันของกฎระเบียบข้อเสนอแนะ หากต้องการดูว่าทำไม
พิจารณาแผนภาพในรูปที่ 1 ซึ่งแสดงให้เห็น threestage
เชื้อสายความคืบหน้าจากสิ่งที่อาจจะมีเซลล์ต้นกำเนิด
(ชนิด 0) ไปยังเซลล์ขยายการขนส่ง (ชนิดที่ 1) เพื่อ postmitotic
เซลล์แตกต่าง (ชนิดที่ 2) แต่ละเซลล์ชนิดแบ่ง
เป็นลักษณะความน่าจะเป็นที่แท้จริงของการต่ออายุ, p,
ซึ่ง quantifies ว่าส่วนโดยรวมของลูกหลานของตนที่
ยังคงอยู่ในขั้นตอนสายเลือดเดียวกันและโดยกำไรจากข้อเสนอแนะ
กรัมซึ่ง quantifies ว่าน่าจะต่ออายุที่เกิดขึ้นจริงของเซลล์
ลดลงตามจำนวน เซลล์แตกต่างจบ
ในบริเวณใกล้เคียง พิจารณาในขณะนี้กรณีที่ทั้ง p0 และ p1
มากกว่า 0.5; นั่นคือแนวโน้มที่แท้จริงของทั้งสอง
ชนิด 0 และประเภท 1 เซลล์คือการต่ออายุมากกว่าครึ่งหนึ่งของเวลา
และมันก็เป็นข้อเสนอแนะที่เดียวที่ยับยั้งพวกเขาจากการทำเช่นนั้น.
ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่านิยมของ p- และ G-พารามิเตอร์นี้
ระบบ จะทำงานในหนึ่งในสองวิธี.
หนึ่งในระบอบการปกครองของพารามิเตอร์ - เมื่อปริมาณของความคิดเห็น
ที่จำเป็นในการลดพฤติกรรมการต่ออายุของเซลล์ชนิด 0-50%
จะเพียงพอที่จะขับรถของเซลล์ชนิดที่ 1 ด้านล่าง 50% -
ระบบจะประสบความสำเร็จที่มั่นคง ความมั่นคงของรัฐในการที่เซลล์ชนิด
0 รักษาตัวเลขของ homeostatically และเซลล์ชนิด 1
แสดงบ่อยสูญพันธุ์แบบสุ่ม เว้นแต่จะมอง
อย่างใกล้ชิดที่สถิติของเหตุการณ์ดังกล่าวพฤติกรรมของ
เซลล์ชนิดที่ 1 จะแสดงให้เห็นว่ามันจะมีเพียง จำกัด ค่อนข้าง
คงที่อาจเกิดขึ้นด้วยตนเองต่ออายุ.
ในระบอบการปกครองของพารามิเตอร์อื่น ๆ - ซึ่งในจำนวนของ
ข้อเสนอแนะที่จำเป็นในการลด พฤติกรรมการต่ออายุของเซลล์ชนิด
0-50% ไม่เพียงพอที่จะขับรถของเซลล์ชนิด 1-50% รูปที่
1
ผลตอบรับผลิตเซลล์ต้นกำเนิดและการขนส่งขยายพฤติกรรมเซลล์.
เชื้อสายเซลล์สองขั้นตอนจะแสดงซึ่งในเซลล์ของชนิด 0 และประเภท
ที่ 1 แบ่ง (ที่ v0 อัตราและ v1 ตามลำดับ) และผลิตลูกหลานที่มี
ความน่าจะเป็นที่แท้จริง (p0 หรือ p1 ตามลำดับ) ของที่เหลือที่
เวทีเชื้อสายเดียวกัน (เมื่อเทียบกับความแตกต่างไปที่หน้าหนึ่ง).
เซลล์ชนิดที่ 2 คือ แตกต่างจบลงและตาย (หรือเป็นเพิง) ในอัตรา
ง ตราบใดที่ p0> 0.5 ใด ๆ ลบความคิดเห็น (schematized โดยของแข็ง
เส้นสีแดงและวัดโดยพารามิเตอร์ G1 และ G2) จากเซลล์ชนิดที่ 2
เข้าสู่ระบบ p0 กองกำลังที่จะไปถึงตัวเองที่ยังคงรักษาความมั่นคงของรัฐ หาก
มีข้อเสนอแนะไปยังทั้ง p0 และ p1, รายละเอียดเชิงปริมาณ
ตรวจสอบว่าเซลล์ชนิด 0 พฤติกรรมเช่นเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ชนิด
1 เช่นการขนส่งขยายเซลล์; หรือไม่ว่าจะเป็นเซลล์ชนิด 1 พฤติกรรมเช่น
เซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ชนิดสูญพันธุ์ไป 0 หากข้อเสนอแนะยังช้าเซลล์
ส่วน (เช่น v0, สายสีแดงประ) ระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น
พฤติกรรมที่อาจเกิดขึ้น (ตัวอย่างเช่นในการที่เซลล์ชนิด 1 ปกติ
ตอบสนองการทำงานเซลล์ต้นกำเนิดมากที่สุดด้วยเซลล์ชนิดที่เหลือ 0 สงบ
ยกเว้นบาดเจ็บของเนื้อเยื่อต่อไปนี้ เมื่อมัน transiently 'reawakens') สำหรับ
รายละเอียดเพิ่มเติมดู [7,14,17].
0 1 2
p0 p1
v0 v1 ง
g0
g170.5
http://jbiol.com/content/8/8/70 Lander: วารสารชีววิทยา 2009 8:70
บางสิ่งบางอย่าง แตกต่างอย่างสิ้นเชิงที่จะเกิดขึ้น เซลล์ชนิด 0
จะได้รับการผลักดันให้การสูญเสียและเซลล์ชนิดที่ 1 จะได้รับการผลักดันให้
สมดุล.
ในคำอื่น ๆ ที่มือถือจะกลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดใน
ระบบที่ง่ายเป็นเพียงเรื่องของค่าพารามิเตอร์ไม่มีอะไร
มากขึ้น [7,14,17] . และเนื่องจากค่าเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสิ่ง
เช่นหมายเลขของเซลล์ที่แตกต่างกันและปริมาณของ
ปัจจัยข้อเสนอแนะต่าง ๆ ที่พวกเขาผลิตเราจะมี
ช่วงเวลาที่ยากหลีกเลี่ยงข้อสรุปว่ามันเป็นบริบทโทรศัพท์มือถือ
ไม่ได้อยู่ภายในข้อกำหนดโมเลกุลที่กำหนด
ไม่ว่าจะเป็นเซลล์ชนิด กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิด, การขนส่ง
เซลล์ขยายหรือเพียงแค่ไปสูญพันธุ์
การแปล กรุณารอสักครู่..
ทำหลักการควบคุมกำหนดชนชั้นเฉพาะของเซลล์
ความจริงที่ว่าจำนวนมากดังนั้นคุณลักษณะพฤติกรรมของสเต็มเซลล์สเต็มเซลล์และระบบสมดุล
-
ในหน้าของการผลิตจากลูกหลาน ; เนื้อเยื่อขยายการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ;
; การกำกับตนเอง และโพรง
พึ่ง - ออกมาเพียงแค่ผลของความคิดเห็น
ระเบียบของตนเองต่ออายุ ชี้ให้เห็นว่า ความสามารถที่จะ
ควบคุมโดยตอบรับดังกล่าวอาจจะใช้เป็นลักษณะของการ stemness ดี
. อนิจจา เราไม่มีโชคเลย .
มันเป็นเซลล์ที่ไม่ถือว่าสเต็มเซลล์ยัง
แสดงพฤติกรรมนี้คือที่เรียกว่า ' ขนส่ง ' โกหก amplifying
เซลล์ด้านสเต็มเซลล์ใน
เมื่อเนื้อเยื่อและมีความโดดเด่นโดย
ศักยภาพจำกัด apparently เพื่อตนเองต่ออายุ . ตัวอย่างเช่น ในเยื่อบุผิวกลิ่น ,
คุณภาพผลคล้ายกันความคิดเห็น ( 2
แตกต่างกัน tgf ครอบครัวบีตาเมื่อเซลล์ต้นกำเนิดของโมเลกุลแตกต่างกัน
ทายาทตามลำดับ [ 4 ] บรรพบุรุษและลูกหลานที่
,
ทันที ทำตัวเหมือนปกติให้เป็นความมุ่งมั่น ,โดยทั่วไป selfrenewing
เพียงสองสามครั้ง ก่อนจะบอกความแตกต่าง [ 16 ] .
ในความเป็นจริง มันอาจจะไม่เกิดอุบัติเหตุนั้น แม้ภายในสายเลือดเดียว
ทั้งต้นและการขนส่งขยายเซลล์อาจมี
การจัดเรียงเดียวกันของการควบคุมแบบป้อนกลับ ดูทำไม
พิจารณาแผนภาพในรูปที่ 1 ซึ่งแสดงให้เห็น threestage
สายเลือดอยู่จากสิ่งที่อาจเป็นสเต็มเซลล์
( ประเภท 0 ) เพื่อขยายผ่านเซลล์ ( ประเภท 1 ) เพื่อ postmitotic
ความแตกต่างของเซลล์ ( ประเภท 2 ) การแบ่งเซลล์แต่ละชนิดมีลักษณะโดยแท้จริง
ความน่าจะเป็นของการต่ออายุ , P ,
ที่ quantifies เศษส่วนของลูกหลานที่โดยรวมที่ยังคงอยู่ในขั้นเชื้อสายเดียวกัน
ติชมได้ ด้วยวิธีของ G ที่ quantifies เซลล์ต่ออายุความน่าจะเป็น
จริงลดลงด้วยจำนวนของระยะสุดท้าย ซึ่งเซลล์
ในปริมณฑลของ พิจารณาแล้ว กรณีที่ทั้ง P0 P1
และมากกว่า 0.5 ; นั่นคือนิสัยที่แท้จริงของเซลล์และ 0 ประเภททั้ง
ประเภท 1 เพื่อต่ออายุมากกว่าครึ่งหนึ่งของเวลา ,
และมันก็เป็นเพียงความคิดเห็นที่ยับยั้งพวกเขาจากการทำเช่นนั้น
ขึ้นอยู่กับค่าของ p - g - พารามิเตอร์และ , ระบบนี้จะทำงาน
ในหนึ่งในสองวิธีหนึ่งในพารามิเตอร์ระบอบ - เมื่อปริมาณติชม
ต้องการลดพฤติกรรมประเภทต่ออายุเซลล์ 0 ถึง 50 %
เพียงพอที่จะไดรฟ์ที่เซลล์ชนิดที่ 1 ด้านล่าง 50% -
ระบบจะบรรลุเสถียรภาพมั่นคงในสถานะซึ่งชนิดเซลล์
0 ยังคงตัวเลข homeostatically และเซลล์ประเภท 1
แสดงการสูญพันธุ์สุ่มที่ใช้บ่อย ถ้าไม่มีใครเห็น
อย่างใกล้ชิดที่สถิติของเหตุการณ์ดังกล่าวพฤติกรรมประเภท
1 จะแนะนำว่ามันมีเซลล์เพียงจำนวนค่อนข้างคงที่ศักยภาพตนเองต่ออายุ
.
ในระบอบ - พารามิเตอร์อื่น ๆที่จำนวน
ติชมต้องการลดพฤติกรรมการต่ออายุของเซลล์ชนิด
0 ถึง 50 % ไม่เพียงพอที่จะไดรฟ์ที่ 1 ถึง 50 ชนิด เซลล์ %
1
ติชมรูปผลิตสเต็มเซลล์และขนส่งขยายพฤติกรรมของเซลล์ เซลล์เชื้อสาย
สองขั้นตอนจะแสดง ,ที่เซลล์ของ 0 ประเภทและชนิด
1 แบ่ง ( ในอัตราและการผลิ V1 ตามลำดับ ) และผลิตทายาทกับ
ความน่าจะเป็นที่แท้จริง ( PO หรือ P1 ตามลำดับ ) ส่วนที่เหลือ
เวทีสายเลือดเดียวกัน ( ตรงข้ามกับการไปอีกหนึ่งชนิดคือเซลล์ )
2 ยังแตกต่างและ ตาย ( หรือหลั่ง ) อัตรา
D . ตราบใดที่ P0 > 0.5 ลบความคิดเห็น ( schematized เส้นแดง
,และเชิงปริมาณ โดย G1 และ G2 ) จากพารามิเตอร์ชนิดเซลล์ 2
ลง P0 บังคับระบบถึงรักษาการ steady state ถ้า
มีความคิดเห็นลงทั้งปริมาณและรายละเอียด P0 P1
ตรวจสอบว่าชนิดเซลล์ 0 ทำตัวเหมือนเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ชนิด
1 เหมือนรถไฟฟ้า ขยายเซลล์ หรือเซลล์ชนิดที่ 1 ทำตัวเหมือน
เซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ประเภท 0 จะสูญพันธุ์ถ้าความคิดเห็นยังชะลอการแบ่งเซลล์
( ตัวอย่างเช่น การผลิเส้นประสีแดง , ระบบ
) พฤติกรรมซับซ้อนมากขึ้นที่อาจเกิดขึ้น ( ตัวอย่างเช่นในที่เซลล์ประเภท 1 ปกติ
เติมเต็มหน้าที่ของสเต็มเซลล์มากที่สุดกับชนิดเซลล์ 0 ที่เหลืออย่างสงบ
ยกเว้นตามเนื้อเยื่อบาดเจ็บ เมื่อบุคคลหรือสิ่งที่อยู่ชั่วคราว reawakens ' ' ) สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเห็น 7,14,17
[ ]
0
1 2 P0 P1
D
g170.5 การผลิ V1 G0
http : / / jbiol .ดอทคอม / เนื้อหา / 8 / 8 / 70 Lander : วารสารชีววิทยา 2552 8:70
บางสิ่งบางอย่างที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง จะเกิดอะไรขึ้น ชนิดเซลล์ 0
จะขับเคลื่อนสู่การสูญพันธุ์ และชนิดเซลล์ 1 จะสามารถขับเคลื่อนสมดุล
.
ในคำอื่น ๆที่เซลล์กลายเป็นเซลล์ต้นในระบบนี้ง่าย
เป็นเพียงเรื่องของค่าพารามิเตอร์ ไม่มีอะไรหรอก
[ 7,14,17 ] และเนื่องจากค่าเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่
ชอบตัวเลขจากเซลล์และปริมาณของปัจจัยที่พวกเขาผลิต
ความคิดเห็นต่างๆ เราก็มีเวลาที่ยากหลีกเลี่ยง
สรุปว่ามันเป็นบริบทเซลล์ ,
ไม่ได้ภายในโมเลกุลสเปคที่กำหนด
ไม่ว่าจะเป็นชนิดเซลล์กลายเป็นสเต็มเซลล์ , การขนส่ง
ขยายเซลล์หรือเพียงแค่ไปสูญพันธุ์
การแปล กรุณารอสักครู่..