物理科技生物学-PHYICA

治愈肠道需要细胞团队合作

医学研究 2022-04-01 21:51:49

Credit: CC0公共域 贝勒医学院的研究人员发现了一张更详细的图片,显示了感染轮状病毒后,肠上皮——肠的内层——如何自我愈合

一个细致的单细胞分析方法研究了动物模型中的修复过程,发现受损上皮细胞包含多种细胞类型,通过广泛的协同反应参与修复,最终治愈受损组织

研究人员还意外地发现,除了肠细胞(通常被轮状病毒感染的细胞类型)之外,肠上皮中的另一种细胞类型毛簇细胞也受到感染,并且可能有助于损伤后上皮的修复反应

发表在《美国国家科学院院刊》上的这一发现不仅提供了对轮状病毒感染后愈合过程的更好理解,还可能为病毒如何致病提供新的线索

“消化道疾病每年影响大约6000万美国人

这些情况通常与上皮受损有关,这损害了上皮的功能,包括食物的消化和营养物质的吸收,并影响整体健康。”

萨拉·布鲁特,贝勒大学分子病毒学和微生物学副教授

研究人员在这个项目上的目标是帮助更好地理解小鼠模型中轮状病毒对肠上皮损伤后的修复过程

这种病毒每年导致约1.79亿例急性胃肠炎,约128,000人死亡,尤其是儿童

深入了解细胞对感染造成的损伤的反应细节,可以改进治疗方法

肠道愈合需要团队合作 肠的内表面衬有一层上皮细胞,上皮细胞折叠多次,形成许多称为绒毛的手指状突起,其间有隐窝

轮状病毒感染并杀死位于绒毛顶端的肠细胞

Blutt说:“我们知道,绒毛顶端的损伤会迅速传递给驻留在隐窝的干细胞,刺激它们分裂并发育成修复绒毛顶端损伤所需的特化细胞。”

为了更仔细地观察上皮如何愈合,研究小组应用了一种相当新的技术,单细胞转录组学,来确定哪些基因在尖端和隐窝之间的所有细胞中以单细胞水平表达

绒毛上有许多不同类型的细胞,包括毛簇细胞、杯状细胞、肠细胞和干细胞,每种细胞都有特定的功能

“我们的分析揭示了一个复杂的细胞景观,其特征是具有特定转录谱的细胞群,这些转录谱不仅取决于细胞类型,还取决于细胞在绒毛上的位置,”该研究的第一作者Carolyn Bomidi说

贝勒大学玛丽·埃斯蒂斯实验室

例如,在不同位置发现的相同细胞类型可能具有不同的转录谱

" 研究人员的发现也支持再生如何发生的新观点

他们发现,针对绒毛末端的损伤,隐窝处的干细胞亚群分裂更频繁,并发展成许多未成熟的肠细胞,这些细胞迁移到绒毛末端,以取代那些被轮状病毒伤害的细胞

轮状病毒的意外宿主 Blutt,Bomidi和他们的同事惊讶地在毛簇细胞中发现了轮状病毒遗传物质,这种细胞类型以前没有报道支持轮状病毒感染

博米迪说:“鉴于毛簇细胞在肠上皮中很少见,我们能够检测到病毒的事实令人兴奋。”

“轮状病毒感染的毛簇细胞增加了包括免疫反应基因在内的特定基因的表达,表明它们能够产生抗病毒反应,并对感染后的过程做出贡献

" 总之,这些发现提供了轮状病毒感染刺激由干细胞驱动的修复程序的证据,该程序涉及毛簇细胞,导致产生未成熟的肠细胞来修复受损的上皮

布鲁特说:“这是人类肠道病毒感染后首次报道单细胞转录物的特征,对此我感到非常兴奋。”

“我们认为这对参与胃肠研究的研究人员来说是一个宝贵的信息资源,可以了解每种细胞类型在病毒感染的情况下是如何反应的

" 共同作者Dr

玛丽·埃斯蒂斯,卡伦讲座教授,贝勒大学分子病毒学和微生物学教授

这项工作的其他贡献者包括马修·罗伯逊和克里斯蒂安·考尔法,他们都在贝勒医学院工作

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