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科学家发现肠道新“技能”:“弹”走毒素!

时间:2019-08-09 08:37来源:中国生物技术网 作者:bio149发布 浏览次数:
    8月7日发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项研究,来自美国杜克大学的研究团队发现,斑马鱼肠道内的细胞(可能也包括人类)在面对某些毒素时会使用一种不同寻常的防御机制—— “按下弹出键”,排出有害物质。

    杜克大学的研究生Ted Espenschied说:“肠道的工作非常具有挑战性,它需要处理我们摄入或产生的各种化学物质,而其中有些是具有破坏性的。因此,它已经进化出许多抵御这些破坏作用的有趣方法。”这项研究是Espenschied毕业论文的一部分。

    该研究团队测试了超过20种非甾体抗炎药(NSAID),试图将斑马鱼作为研究肠道化学损伤的新模型。这种鱼的饲养成本很低且易于繁殖,最重要的是,它们在生命早期是半透明的,很容易通过罐水进行化学品接触和测量其环境条件。

    在这项研究中,研究人员发现了一些意外事件。

    杜克大学微生物中心主任、分子遗传学和微生物学助理教授John Rawls说:“通常情况下,药物会产生多种脱靶效应。”

    但在他们测试的药物中,似乎只有一种名为Glafenine的非甾体抗炎药给斑马鱼带来了可测量的差异。三十年来,它一直是欧洲和中东地区使用的一种非处方口服止痛药,但在发现与肾脏和肝脏损伤有关后被下架。

    Glafenine通过一种叫做“剥离(delamination)”的过程使斑马鱼在一夜之间脱落了多达四分之一的肠上皮细胞。研究人员在过去没有意识到,剥离看起来是灾难性的,但实际上是一种高效的防御策略。

    肠道内壁是一层紧密排列的指状上皮细胞。当肠上皮细胞受到损伤时,它会以某种方式被标记为“破坏”。在“剥离”过程中,邻近的上皮细胞推动注定要死亡的细胞,以放松其锚定的基底膜。相邻的细胞不断涌进推挤受损细胞,最终使其“弹出”到肠道中,走上死亡之路。

    Espenschied非常关注这项意外的发现,他说:“我们没有料到‘剥离’过程具有保护作用。只有一种NSAID具有这种导致肠上皮剥离的惊人作用,我们还在绞尽脑汁地研究它。”

    Rawls补充说:“因此我们进行了追踪研究。”

    经过多次实验并对Glafenine的化学特性进行详细分析后,Espenscheid确定,对肠道有害的并不是非甾体抗炎药的性质,而是它抑制一种细胞结构的能力,这种结构被称为多重耐药性(MDR)外排泵,这在非甾体抗炎药中显然是独一无二的。

    这些外排泵的存在有助于从细胞内部清除有害的化学物质。癌症研究人员一直有兴趣寻找阻断MDR外排泵的方法,因为肿瘤利用这些外排泵将化疗药物排出癌细胞,阻碍了癌症治疗。

    Rawls说:“对于它在正常细胞中的作用所知甚少。但我们确实知道,如果你阻止它们,细胞就无法清除有毒物质,问题也会就随之而来。当Glafenine阻断了斑马鱼的MDR外排泵,肠道就会发生‘剥离’过程,但研究人员还没能确定这一机制。”

    Espenschied说:“我们还不清楚哪些细胞会被剥离,及其被剥离的原因。这些细胞与相邻细胞之间的差异是个有趣的问题,目前我们还无法解答。”

    Rawls说:“‘剥离’是应对多种不同攻击的共同解决方案。但要弄清楚它是否会导致损伤和疾病,或者是否是为了应对损伤而产生的有益适应,这一直是一项挑战。我们的研究表明,这一过程实际上是有益的。”




 
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