貝勒醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了更詳細(xì)的圖片，說明腸道上皮(腸道內(nèi)壁)在感染輪狀病毒后如何自我修復(fù)。在動物模型中研究修復(fù)過程的細(xì)致單細(xì)胞分析方法表明，受損上皮包含多種細(xì)胞類型，這些細(xì)胞類型通過廣泛的協(xié)調(diào)反應(yīng)來修復(fù)它，最終治愈受損組織。
研究人員還意外地發(fā)現(xiàn)，除了腸上皮細(xì)胞(通常被輪狀病毒感染的細(xì)胞類型)之外，腸上皮中的另一種細(xì)胞類型簇狀細(xì)胞也被感染，并可能有助于上皮損傷后的修復(fù)反應(yīng)。該研究結(jié)果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，不僅提供了對輪狀病毒感染后愈合過程的更好理解，而且還可能提供有關(guān)病毒如何引起疾病的新線索。
“消化道疾病每年影響約 6000 萬美國人。這些情況通常與上皮損傷有關(guān)，這會損害其功能，包括食物消化和營養(yǎng)吸收，并影響整體健康，”共同通訊作者、貝勒分子病毒學(xué)和微生物學(xué)副教授Sarah Blutt 博士說。 .
研究人員在該項(xiàng)目中的目標(biāo)是更好地了解在小鼠模型中輪狀病毒對腸上皮造成損傷后的修復(fù)過程。這種病毒每年導(dǎo)致約 1.79 億例急性胃腸炎病例和約 128,000 例死亡，尤其是兒童。深入了解細(xì)胞對感染造成的損傷的反應(yīng)的細(xì)節(jié)可以改善治療方法。
腸道愈合需要團(tuán)隊(duì)合作
腸道的內(nèi)表面襯有一層上皮細(xì)胞，這些細(xì)胞多次折疊，形成許多細(xì)長的手指狀突起，稱為絨毛，它們之間有隱窩。輪狀病毒感染并殺死位于絨毛尖端的腸上皮細(xì)胞。
“我們知道尖端的損傷會迅速傳遞給位于隱窩的干細(xì)胞，刺激它們分裂并發(fā)育成修復(fù)絨毛尖端損傷所需的特化細(xì)胞，”布拉特說。
為了更仔細(xì)地觀察上皮是如何愈合的，該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了一種相當(dāng)新的技術(shù)——單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)，以確定哪些基因在尖端和隱窩之間的所有細(xì)胞中在單細(xì)胞水平上表達(dá)。絨毛中有許多不同類型的細(xì)胞，包括簇狀細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、腸細(xì)胞和干細(xì)胞，每種細(xì)胞都有特定的功能。
“我們的分析揭示了一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞景觀，其特征是具有特定轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征的細(xì)胞簇，這不僅取決于細(xì)胞類型，還取決于細(xì)胞沿絨毛的位置，”第一作者、瑪麗博士的高級研究助理Carolyn Bomidi說。貝勒的埃斯蒂斯實(shí)驗(yàn)室。“例如，在不同位置發(fā)現(xiàn)的相同細(xì)胞類型可能具有不同的轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征。”
研究人員的發(fā)現(xiàn)也支持了關(guān)于再生如何發(fā)生的新圖景。他們發(fā)現(xiàn)，為了應(yīng)對尖端的損傷，隱窩處的干細(xì)胞亞群分裂得更頻繁，并發(fā)育成許多未成熟的腸細(xì)胞，這些細(xì)胞遷移到絨毛的尖端，以取代那些被輪狀病毒損傷的細(xì)胞。
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