貝勒醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了更詳細的圖片，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)過程的細致單細胞分析方法表明，受損上皮包含多種細胞類型，這些細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)，除了腸上皮細胞(通常被輪狀病毒感染的細胞類型)之外，腸上皮中的另一種細胞類型簇狀細胞也被感染，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。深入了解細胞對感染造成的損傷的反應(yīng)的細節(jié)可以改善治療方法。
腸道愈合需要團隊合作
腸道的內(nèi)表面襯有一層上皮細胞，這些細胞多次折疊，形成許多細長的手指狀突起，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胞。
“我們知道尖端的損傷會迅速傳遞給位于隱窩的干細胞，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胞，”布拉特說。
為了更仔細地觀察上皮是如何愈合的，該團隊?wèi)?yīng)用了一種相當(dāng)新的技術(shù)——單細胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)，以確定哪些基因在尖端和隱窩之間的所有細胞中在單細胞水平上表達。絨毛中有許多不同類型的細胞，包括簇狀細胞、杯狀細胞、腸細胞和干細胞，每種細胞都有特定的功能。
“我們的分析揭示了一個復(fù)雜的細胞景觀，其特征是具有特定轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征的細胞簇，這不僅取決于細胞類型，還取決于細胞沿絨毛的位置，”第一作者、瑪麗博士的高級研究助理Carolyn Bomidi說。貝勒的埃斯蒂斯實驗室。“例如，在不同位置發(fā)現(xiàn)的相同細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，隱窩處的干細胞亞群分裂得更頻繁，并發(fā)育成許多未成熟的腸細胞，這些細胞遷移到絨毛的尖端，以取代那些被輪狀病毒損傷的細胞。
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