成體干細胞確保了我們具有源源不斷的組織再生能力，但是這些干細胞的活性也需要受到嚴密監(jiān)控，以防轉(zhuǎn)變?yōu)榘┌Y。那么隨著生物機體生長，這種調(diào)控平衡是如何完成的呢？這就是干細胞生物學中的一大關(guān)鍵問題，近期來自美國加州Buck研究所的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了干細胞調(diào)控的一種新模式，他們利用果蠅的腸道，發(fā)現(xiàn)其中的干細胞能對不同細胞內(nèi)鈣離子信號產(chǎn)生應答，調(diào)整它們的增殖活性。

這一研究成果公布在12月2日Nature雜志上，文章的通訊作者Heinrich Jasper指出，這一機制揭示了細胞內(nèi)鈣離子濃度，以及對鈣離子變化產(chǎn)生應答的蛋白，都是干細胞活性的一種主調(diào)控因子。

腸道中存在的成體干細胞非?；钴S，這些細胞會收到許多信號，比如來自飲食，腸道菌群，入侵的細菌，還有一些壓力因素。干細胞是進行分化，還是保存實力，以待今后使用呢？Jasper說鈣離子敏感基因調(diào)控系統(tǒng)能整合這些刺激，通過影響細胞內(nèi)鈣離子濃度的變化來調(diào)節(jié)腸道干細胞增殖。

“這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋干細胞是如何回應這些不同變化刺激的，”Jasper說，他目前是Buck研究所的首席科學官，“鈣離子這一個變量就能整合所有信號，這一發(fā)現(xiàn)令人激動，也是干細胞生物學中令人感到驚訝的一種作用機制，將有助于我們理解不同類型的癌癥，以及多種退行性疾病。”

實驗室成員，博士后鄧寒松（Hansong Deng，音譯）首先發(fā)現(xiàn)了腸道干細胞具有L-谷氨酸受體，膳食中L-谷氨酸也能刺激干細胞分裂，以及果蠅的腸道生長。之后他與Akos Gerencser教授合作，完成了果蠅腸道的活體干細胞成像，結(jié)果令人驚訝——他們發(fā)現(xiàn)干細胞中的鈣離子水平能進行振蕩調(diào)控，L-谷氨酸能通過觸發(fā)細胞內(nèi)鈣離子持續(xù)增加，而調(diào)節(jié)干細胞活性，由此確定了鈣離子信號的重要意義。

研究表明干細胞中鈣離子水平變化并不僅限于對L-谷氨酸的應答，這些細胞對其它刺激，比如感染和組織損傷也會做出應答，而且研究人員也發(fā)現(xiàn)通過遺傳改變干細胞中的鈣離子泵，提高鈣離子水平，也會導致強烈的，持續(xù)增殖反應。

同時鄧博士也發(fā)現(xiàn)鈣離子激活干細胞是由鈣離子敏感蛋白磷酸鹽和轉(zhuǎn)錄因子執(zhí)行完成的。研究人員認為這種鈣離子對干細胞活性的廣泛影響表明，這些細胞是利用細胞內(nèi)鈣離子濃度作為動態(tài)信號應答的一個衡量標準。

Jasper說，下一步他們實驗室還將進一步探索這種調(diào)控系統(tǒng)對疾病干細胞，以及腸道衰老疾病相關(guān)干細胞的影響。

L-谷氨酸是體內(nèi)最豐富天然的氨基酸，參與了許多代謝過程。L-谷氨酸的膳食來源包括牛肉、雞肉、魚和雞蛋，其鈉鹽也就是味精MSG在該項研究中也使用到了。Jasper表示，這項研究為我們理解添加劑的作用提出了一個有趣的新角度。