3月7日腸細(xì)胞在其一生中會改變功能

腸細(xì)胞可以在其一生中改變特化。BMP 信號通路——細(xì)胞之間的一種重要通訊機(jī)制——似乎是這些變化的驅(qū)動力。這就是來自 Hans Clevers(Hubrecht 研究所)和 Ye-Guang Chen(北京清華大學(xué))小組的科學(xué)家在對類器官和小鼠進(jìn)行研究后得出的結(jié)論。該研究將于 2022 年 3 月 1 日發(fā)表在《細(xì)胞報告》上，并為治療代謝疾病的潛在靶點(diǎn)提供新的見解。

腸壁由不同類型的細(xì)胞組成。例如，一些負(fù)責(zé)吸收營養(yǎng)，而另一些負(fù)責(zé)產(chǎn)生激素。長期以來，人們一直認(rèn)為，腸細(xì)胞在形成后專門從事一種功能，它們會持續(xù)發(fā)揮作用直到死亡。然而，最近的研究表明，這些細(xì)胞可以改變特化。Hans Clevers 和 Ye-Guang Chen(北京清華大學(xué))小組的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，這些變化是由 BMP 信號通路驅(qū)動的。

變革的驅(qū)動力

BMP信號通路是體內(nèi)眾多信號通路之一。這樣的通路形成細(xì)胞之間的通訊線路：一個細(xì)胞產(chǎn)生蛋白質(zhì)，它會向下一個細(xì)胞發(fā)出信號，而下一個細(xì)胞又會產(chǎn)生蛋白質(zhì)。最終，整個蛋白質(zhì)生產(chǎn)級聯(lián)觸發(fā)了某些過程——例如在胚胎發(fā)育過程中很重要的過程。該項目的研究人員之一喬普·博默(Joep Beumer)解釋說：“我們知道 BMP 信號在腸道細(xì)胞的初始特化中起著重要作用。我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的是，它也是這些細(xì)胞在其一生中專業(yè)化變化的驅(qū)動力。

移民

腸細(xì)胞來自位于腸壁凹痕(即隱窩)中的干細(xì)胞。然后這些腸細(xì)胞沿腸絨毛向上遷移。在它們的遷移過程中，它們執(zhí)行某種功能，例如吸收營養(yǎng)或產(chǎn)生激素。一旦它們到達(dá)絨毛的頂部，它們就會死亡。“腸道細(xì)胞的功能在它們沿著絨毛遷移的過程中發(fā)生了變化。例如，它們在絨毛的下部(開始時)產(chǎn)生抗菌成分，而它們在旅程的后期參與吸收脂肪，”Beumer 說。細(xì)胞功能的這種逐漸變化稱為分區(qū)。“與此同時，BMP 信號通路在隱窩和絨毛下部不是很活躍，而在絨毛的較高部分變得越來越活躍。

人體類器官

Clevers 實驗室的科學(xué)家們使用腸道類器官進(jìn)行研究。這些是可以在實驗室中培養(yǎng)并模擬腸道功能的微型 3D 結(jié)構(gòu)。在這些微型腸道中，研究人員能夠模擬低或高 BMP 信號的條件，類似于沿著腸絨毛改變的環(huán)境。他們使用“單細(xì)胞 RNA 測序”技術(shù)，可以查看哪些基因是活躍的，哪些不是，他們有了一個驚人的發(fā)現(xiàn)。Jens Puschhof 解釋說：“當(dāng) BMP 在類器官中活躍時，這些微型腸道中的細(xì)胞與位于絨毛頂部的細(xì)胞相同，而 BMP 的失活使類器官中的細(xì)胞類似于位于下部的細(xì)胞的絨毛。換句話說，分區(qū)結(jié)果證明依賴于 BMP 信號通路。”

鼠標(biāo)模型

在類器官中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果必須在活的有機(jī)體中得到證實。Ye-Guang Chen 小組的同事使用了一種小鼠模型，其中 BMP 信號可以在腸道中關(guān)閉。在腸道中 BMP 信號通路不活躍的小鼠中，腸道細(xì)胞在從隱窩遷移到絨毛期間不再改變特化。“這證實了我們的結(jié)論：BMP 信號是腸道細(xì)胞分區(qū)的驅(qū)動因素，”Beumer 說。

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