Попередження: Ця сторінка є перекладом цієї сторінки оригінально англійською мовою. Зверніть увагу, оскільки переклади генеруються машинами, не те, що всі переклади будуть ідеальними. Цей веб-сайт та його сторінки призначені для читання англійською мовою. Будь-які переклади цього веб-сайту та його веб-сторінок можуть бути неточними та неточними повністю або частково. Цей переклад надається для зручності.
Дослідники з Інституту Хубрехта та Утрехтського університету підготували поглиблений огляд клітин, що продукують гормони кишечника, у спільній роботі з іншими дослідницькими групами. Результати представлені в осередку наукового журналу 13 травня. Ці клітини важко вивчити, оскільки вони дуже рідкісні та унікальні для різних видів тварин. Дослідники розробили великий набір інструментів для вивчення клітин, що продукують гормон людини, у крихітних версіях кишечника, вирощених у лабораторії, які називаються органоїдами. Ці інструменти дозволили їм розкрити секрети кишечника людини, наприклад, які потенційні гормони можуть вироблятися кишечником і як ініціюється секреція цих гормонів. Ці висновки пропонують нові можливості для лікування таких захворювань, як діабет 2 типу та ожиріння.
Ви коли-небудь замислювались, звідки це почуття раптового голоду, коли твій порожній шлунок бурчить? Тисячі гормонопродукуючих клітин, або ентероендокринних клітин, розкидані по вашому шлунку та кишечнику, щойно випустили у ваш кровотік мільйони крихітних пухирців, наповнених гормоном голоду греліном.
Кишкові гормони
Такі гормони, як грелін, виступають основним методом спілкування та координації роботи кишечника з іншими органами, такими як підшлункова залоза та мозок. У відповідь на компоненти їжі та бактерії в кишечнику різні типи ентероендокринних клітин виробляють різні гормони. Ці гормони можуть викликати голод або ситість, координувати рух кишкових м’язів та стимулювати відновлення захисного клітинного шару кишечника.
Іншим ефектом цих гормонів може бути збільшення викиду інсуліну з підшлункової залози, що особливо цікаво у пацієнтів з діабетом II типу. Ці пацієнти не можуть виробляти достатню кількість інсуліну, щоб самостійно стабілізувати рівень глюкози. Одне з найбільш успішних методів лікування діабету 2 типу насправді базується на гормоні з кишечника, який називається GLP1. За допомогою цього лікування деякі пацієнти можуть контролювати рівень глюкози в крові без необхідності ін’єкцій інсуліну.
Виклик гормону кишечника
Ентероендокринні клітини складають лише близько 1% оболонки кишечника. Щоб ще більше ускладнити це, понад 20 різних гормонів виробляються принаймні 5 підтипами цих ентероендокринних клітин, деякі з них навіть рідше. Це означало б, що вам доведеться переглянути понад 1000 клітин, щоб знайти ентероендокринну клітину, яка виробляє певний гормон. Це дуже ускладнює вивчення того, як саме ці клітини реагують на їжу в кишечнику.
Більшість наших знань про ентероендокринні клітини отримані в результаті досліджень на мишах. Однак миші мають інший раціон харчування, і тому, швидше за все, виявляють інші сигнали з їжі. Відмінності настільки разючі, що аналогів деяких гормонів кишечника людини навіть не існує у мишей.
Набір інструментів людського кишкового гормону
Люди в дослідницькій групі Ганса Клівера в Інституті Хюбрехта подолали ці проблеми, рідкість ентероендокринних клітин та відмінності між мишами та людьми творчо. Вони використовували кишкові органоїди, крихітні кишечники, які можуть рости в лабораторії із стовбурових клітин людини, і підвищували активність гена, який називається нейрогенін-3. Це різко збільшило кількість ентероендокринних клітин у цих міні-кишечниках, одночасно створюючи всі різні підтипи цих клітин.
Для вивчення всіх специфічних типів ентероендокринних клітин дослідники застосували ще один фокус, який нещодавно був розроблений у групі Ганса Кліверса. Кліверс: «У нашій лабораторії ми оптимізували генну інженерію органоїдів. Тому ми змогли позначити гормони, які утворюються ентероендокринними клітинами, різними кольорами і створити біобанк міні-кишок, який називається біобанком ЄЕС-Tag, в якому різні гормони позначені різними кольорами ". Коли ентероендокринна клітина починає виробляти гормон-мітку, ця клітина буде виглядати у відповідному кольорі. Дослідники можуть використовувати біобанк, що має марку ЄЕС, для вивчення десяти важливих гормонів та різних комбінацій цих гормонів у межах одних і тих же органоїдів.
Позначення всіх важливих гормонів кишечника кольорами дозволяє мені вибірково збирати будь-яку підмножину ентероендокринних клітин і вивчати навіть найрідкісніші типи ентероендокринних клітин. Поєднання біобанку з маркою ЄЕС з іншими передовими методами дозволило нам глибоко зрозуміти біологію вироблення гормонів у кишечнику людини ".
Джоеп Бімер, Інститут Губрехта
Нові молекули
Вперше дослідники описали всі гени, які активні в різних типах ентероендокринних клітин людини, використовуючи техніку, яка називається одноклітинним секвенуванням. На основі цих даних вони створили атлас із найглибшими на сьогоднішній день уявленнями про різні підтипи ентероендокринних клітин людини. Атлас виявив активність генів, що обертаються навколо функції ентероендокринних клітин, які раніше не були описані. Наприклад, було визначено нові рецептори, які ці клітини можуть використовувати для виявлення їжі та вивільнення своїх гормонів. Інші відкриття включають потенційні гормони, які ніколи раніше не визначалися в кишечнику.
«За допомогою біобанку EEC-Tag ми можемо виміряти сотні клітин для кожного підтипу ентероендокринної клітини. Отриманий атлас є золотим рудником, повним захоплюючих зв'язків між гормонами, рецепторами та іншими генами, що використовуються чітко визначеними підмножинами ентероендокринних клітин, що відкриває багато нових напрямків для подальших досліджень ", - говорить Йенс Пушгоф (Інститут Хюбрехта).
Ключовою характеристикою ентероендокринних клітин є активні гормони, які вони виділяють. Щоб безпосередньо виміряти ці гормони, дослідники співпрацювали з групою Вей Ву з Утрехтського університету. Дослідники цієї групи є фахівцями з мас-спектрометрії, дуже чутливого методу визначення різних молекул. У колекції молекул, що виробляються міні-кишечником, вони виявили багато нових молекул, для яких було невідомо, що вони секретують їх у кишечнику. Ці нові молекули можуть виконувати функції наших організмів у реакції на їжу, які досі невідомі. Це відкриття підкреслює наші обмежені знання про гормони, що виробляються в нашому кишечнику, і надихне на більш детальні дослідження функцій цих молекул.
Вей Ву (Утрехтський університет): «Кишковий секрет містить суміш гормонів, які можуть бути активними або неактивними. Вперше ми характеризуємо це різноманіття в міні-кишечнику людини, щоб також виявити, чи переробляються ці гормони в активні функціональні частини. Активація гормону визначається не генами, а швидше переробкою гормонів. Отже, це також може натякати на захоплюючий шлях втручання для застосувань широкого спектру, таких як боротьба з голодом або лікування діабету ".
Широкомасштабні екрани
Маючи під рукою всі ці дані та інструменти, дослідники тепер можуть робити широкомасштабні екрани, щоб вивчити, які молекули в нашій їжі виявляються за допомогою яких типів ентероендокринних клітин, як ентероендокринні клітини насправді виявляють ці молекули та які гормони виробляються в реакції. Кліверс: "Поєднана здатність створювати велику кількість усіх ентероендокринних клітин людини та відстежувати підтипи, використовуючи флуоресцентні кольори в органоїдах, дозволяє проводити скринінг лікарських цілей, які можуть використовувати терапевтичний потенціал ентероендокринних клітин". Ця робота відкриває шлях для подальших досліджень найбільшого органу, що виробляє гормон, у нашому тілі, і в кінцевому підсумку може призвести до лікування людей, які страждають ожирінням та діабетом.