副教授Science解析肠道“盾牌”

【字体: 时间:2012年09月10日 来源:生物通

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  研究人员在9月6日Science Express上公布了他们的最新研究成果:一种称为 Wnt5a 的蛋白对于肠壁腺体重建具有重要意义。这些腺体称为肠腺,也称李氏腺(Lieberkühn crypt),含有能不断分化成用以更新肠壁细胞的干细胞,肠壁细胞每个两到四个星期就要更换一次。肠隐窝(crypt)就像是肠壁上的酒窝,很容易受到感染和炎症的破坏和损失。

  生物通报道:华盛顿大学圣路易斯分校的科学家们发现了一种修复肠道内层不可或缺的蛋白。

肠道内层是人体内最繁忙的“高速公路”,这里不仅我们摄取的食物会经过,而且数以万亿帮助消化的微生物也会附着其上。由于肠道在吸收养分和利用微生物方面扮演着重要的角色,因此任何损坏都必须及时修复。

研究人员在9月6日Science Express上公布了他们的最新研究成果:一种称为 Wnt5a 的蛋白对于肠壁腺体重建具有重要意义。这些腺体称为肠腺,也称李氏腺(Lieberkühn crypt),含有能不断分化成用以更新肠壁细胞的干细胞,肠壁细胞每个两到四个星期就要更换一次。肠隐窝(crypt)就像是肠壁上的酒窝,很容易受到感染和炎症的破坏和损失。

领导这一研究的是华盛顿大学病理和免疫学副教授Thaddeus Stappenbeck,他表示,“举个例子,炎症性肠病(IBD)就会可以摧毁大面积肠壁内层,包括隐窝”,“如果在肠壁修复过程中,肠隐窝不能重建,那么就会给健肠道康部分的隐窝造成极大的压力,所以了解肠隐窝如何更替具有重要意义。”

在这项新的研究中,Stappenbeck和他的同事发现,当小鼠中肠隐窝失去了损伤时的保护作用,那么临近的尚存隐窝就会扩大到受损区域,构成大量通道。这些受损通道包含迅速分裂的干细胞,会最终形成新的隐窝。


(科学家们发现了肠道内层腺体修复的一种关键蛋白。从图上可以看到,腺体上出现暗绿色斑点,每两到四个星期需要不断更新和重建。)

Stappenbeck发现,进入肠道内壁受损位点的肠道外壁上排列的细胞,会提供Wnt5a蛋白,这是一种信号传导分子,能阻止干细胞分裂。这种关闭信号诱发形成新肠隐窝的受损通道中凹槽的形成。

由于缺乏Wnt5a基因的小鼠无法存活,因此参与这项研究的另外一位研究人员,来自美国癌症研究所的Terry Yamaguchi,构建了一种转基因小鼠,在成年后能选择性关闭这种基因的表达,当肠壁内层受到损伤,而Wnt5a又无法表达的时候,这些受损通道会形成,但却无法分离成隐窝。

为了进一步证实这个基因,与隐窝修复之间的关联,Stappenbeck实验室的一位博士后研究员Hiroyuki Miyoshi, 设计了一种可靠的方法,能在试管中培养肠道干细胞。当他把Wnt5a加入干细胞中时,这些细胞停止了分裂,这证明这个蛋白是启动隐窝形成的关键因素。

科学家们还发现,Wnt5a激活了干细胞中的一个信号转导通路,这个信号通路之前发现是用于阻止细胞增殖的。同时也是一位发育生物学副教授的Stappenbeck,目前正计划Wnt5a的其它研究,比如分析这个蛋白在在身体其它区域是否也扮演着类似的角色。

“我们也很好奇,是什么原因导致肠道外壁输送Wnt5a到肠道内壁,因为在此之前我们并没有发现这种情况,”他说,“迄今为止我们最好的解释是,当这一切发生的时候,身体可能会重新采用它在发育早期,用以构建肠道的信号途径。”

编外语:由于Wnt5a在之前的研究中,是在肿瘤中被发现的,这表明这种蛋白也在癌症中起作用,科学家们不知道其具体的作用是什么,但是Yamaguchi构建的新型小鼠模型也许能解开这个谜题。

(生物通:张迪)

原文检索:

Miyoshi H, Ajima R, Luo C T-Y, Yamaguchi TP, Stappenbeck TS. Wnt5a potentiates TGF-beta signaling to promote colonic crypt regeneration after tissue injury. Science Express, Sept. 6, 2012.

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