猴塞雷

科学观察员
科学赐予人类相信真理的力量

微生物组的变化影响组织的修复和再生

  

此图像显示了暴露于病原细菌的涡虫的病变和组织吸收的进程。 正常的动物在左边,而中间的动物则表现出特征性的头部病变,而右边的动物已经因细菌感染而失去了头部。

 

  Stowers研究所的研究人员已经在微生物组组成,宿主免疫反应和生物体自我修复的能力之间建立了明确的联系。他们表明,在涡虫的微生物群落中发生的巨大变化使淡水扁虫失去了其优越的再生能力。在人类发炎性疾病中也观察到了相同的变化,尽管先前在果蝇或斑马鱼等较低生物中模仿它的尝试均未成功。

  该研究发表在《eLife》杂志上,为揭示控制免疫力和再生相互作用的基本分子机制提供了有价值的模型,并可能为对抗严重人类疾病(如慢性非愈合性伤口)的新疗法指明了道路。

  Stowers研究所和Howard Hughes医学院的研究人员,该研究的高级作者AlejandroSánchezAlvarado博士说:“这是第一个将内源细菌的病理变化与抑制再生联系起来的动物模型。” 。“我们知道某些细菌对我们的健康至关重要,而其他种类的细菌会使我们很难从疾病中恢复。现在我们可以研究微生物组的性质如何变化以及免疫系统的方式。对这些变化做出反应-影响再生过程的自然执行。”

  长期以来,研究人员认为免疫反应主要对有效的组织再生和修复构成障碍。但是,最近对各种不同生物的研究表明,它也可以在促进这一过程中发挥核心作用。然而,驱动这些截然相反的结果的分子机制仍然不清楚。

  SánchezAlvarado实验室突然陷入困境,这为剖析免疫系统令人困惑的双重性提供了机会。感染袭击了实验室的平面虫人群。被感染的动物的眼睛周围出现损伤,这些损伤变得越来越大,直到整个头部退化。通常,这些蠕虫可以简单地长出一个新的头,但是这种感染以某种方式阻碍了它们的再生能力。

  桑切斯·阿尔瓦拉多(SánchezAlvarado)的团队和Stowers水产养殖设施开发了一种改良的水箱系统,能够对培养基进行循环和消毒,以便养育健康的蠕虫,但他们发现,当将蠕虫从系统中取出时,他们很快又病了。尽管大多数实验室成员沮丧地看到了这一进展,但当时新成立的博士后研究员Chris Arnold博士却持不同观点。

  “我认为这是完美的可诱导模型系统。它是用柠檬制成柠檬水的,”阿诺德说。“我们可以选择健康的蠕虫,在需要时将其从水箱系统中移出,然后将其置于其他可能会生病的条件下。令人惊讶的是,我们发现,当我们将蠕虫从水箱系统中撤出时,它们就会出现问题,我们可以成功地用抗生素治疗它们的组织变性。这表明可能与细菌有关。”

  阿诺德决定确定蠕虫中生活着哪种细菌。他进行了一次细菌普查,发现蠕虫的微生物组惊人地类似于人类。当蠕虫保持健康时,它们会容纳大量的拟杆菌属(一组有用的,支持性的共生细菌)和少量的变形杆菌(一组含有许多危险的人类病原体)。但是,当这些蠕虫发展成病变时,它们会经历巨大的Proteobacteria激增,其中某些成员已被证明会引起人类消化性溃疡和胃癌。

  研究人员想知道,不是细菌本身,而是免疫系统对细菌的反应削弱了蠕虫的再生能力。为了验证这一假设,Arnold使用了一种称为RNA干扰的先进分子技术来沉默免疫系统的核心组件。然后,他看了看每只蠕虫如何影响蠕虫在感染过程中修复病变和再生头部的能力。

  研究人员发现,当它们阻断一种名为TAK1激酶的基因时,这些蠕虫便能够从感染造成的损害中恢复过来。他们研究了与TAK1激酶相互作用的其他基因,包括TAK1途径的激活剂和抑制剂,发现它们中的大多数也影响再生,但仅当蠕虫被感染时才如此。

  “我们的发现表明,感染过程中的再生与正常再生有一些不同。在某些情况下,某些基因会导致变性,而在另一种情况下,则会导致再生。这是颠覆性的,完全不同于我们的预期。我们认为这种途径可能会去除被感染的细胞,清除它们,使感染无法扩散到健康组织。只有当我们阻断该途径时,我们才可以允许再生发生,即使存在感染也是如此。”

  桑切斯·阿尔瓦拉多(SánchezAlvarado)表示,将来可能会开发出抑制这种免疫途径的小分子,从而不仅在像平面虫这样的简单生物中,而且在像人类这样的高等生物中,都能够促进组织的修复和再生。但是,首先,他们将需要更多地了解该途径中的激活剂和抑制剂,以及它们如何相互作用。

  “我们的医疗保

猴塞雷 版权所有,未经允许不得转载:猴塞雷 » 微生物组的变化影响组织的修复和再生
分享到: 更多 (0)