深入观察肠道的荷尔蒙

Hubrecht研究所和乌得勒支大学的研究人员深入描述了人类hormone-producing细胞生成的肠道,在一个大与其他研究小组合作。这些细胞是很难研究,因为它们是非常罕见的和独特的不同种类的动物。研究人员开发了一个广泛的工具箱来研究人类hormone-producing小版本的肠道细胞在实验室中生长,称为瀑样。这些工具允许他们发现人类肠道的秘密,例如可以由肠道潜在的激素,这些激素的分泌。这些发现提供了潜在的新途径等疾病的治疗2型糖尿病和肥胖。

你有没有想过,突然感觉饥饿的轰鸣来自当你空着肚子?成千上万的hormone-producing细胞,或enteroendocrine细胞,分散在胃和小肠刚刚发布了数以百万计的微小囊泡充满了饥饿激素到血液中。

肠道激素

分泌的生长素作为肠道的主要方法,沟通和协调与其他器官如胰腺和大脑。为了应对食物组件和细菌在肠道,不同类型的enteroendocrine细胞产生不同的激素。这些激素能引起饥饿和饱腹感,肠道肌肉的协调运动,刺激肠道的修复保护细胞层。

另一个影响这些激素能增加胰腺的胰岛素的释放,这是特别有趣的II型糖尿病患者。这些患者不能产生足够的胰岛素来稳定自己的血糖水平。最成功的治疗2型糖尿病实际上是基于一个肠道激素,称为GLP1。这个治疗一些病人能够控制他们的血糖不需要注射胰岛素。

肠道激素的挑战

Enteroendocrine细胞只占肠道内壁的约1%。这进一步复杂化,超过20个不同的激素是由至少5亚型的这些enteroendocrine细胞一些更为罕见。这意味着你需要看超过1000细胞找到一个enteroendocrine细胞,使一个特定的激素。这使得它很难研究这些细胞是如何应对食物在你的肠道。

我们的大多数知识enteroendocrine细胞来源于研究老鼠。然而,老鼠有不同的饮食,因此可能会感觉其他信号从食物中摄取。的差异是如此引人注目,一些人类肠道激素的同行在老鼠甚至不存在。

人类肠道激素的工具箱

团队的研究小组Hubrecht研究所的Hans聪明克服了这些问题,enteroendocrine稀有的细胞和老鼠和人类之间的差异,以创造性的方式。他们使用肠道瀑样,小肠子,他们可以从人类干细胞种植在实验室,并增加一个基因的活动称为neurogenin-3。这大大增加了在这些mini-intestines enteroendocrine细胞的数量,同时还生成所有这些细胞的不同亚型。

能够研究所有enteroendocrine特定类型的细胞,研究人员使用的另一个技巧是最近开发的汉斯聪明。聪明的:“在我们的实验室,我们优化基因工程瀑样。因此我们能够标签enteroendocrine细胞的激素,是由不同的颜色,并创建一个mini-intestines生物,称为EEC-Tag生物库,不同激素还配上了不同的颜色。”When an enteroendocrine cell starts producing a labeled hormone, that cell will appear in the corresponding color. The researchers can use the EEC-Tag biobank to study ten major hormones and different combinations of these hormones within the same organoid.

•他(Hubrecht研究所):“标记所有主要的肠道激素的颜色让我们有选择地收集的任何子集enteroendocrine细胞甚至研究稀有enteroendocrine细胞类型。结合EEC-Tag生物与其他尖端技术允许我们获得深刻的洞察人类肠道激素的生物学产量。”

新分子

第一次,研究人员描述了所有的基因都活跃在不同类型的人类enteroendocrine细胞,使用一种叫做单细胞测序的技术。基于这些数据创建了一个阿特拉斯与最深的见解日期到人类enteroendocrine细胞的不同亚型。atlas揭示了关键基因的活动enteroendocrine细胞没有的功能描述。例如,新受体识别,这些细胞可以用来感觉食物和释放激素。其它发现包括潜在的荷尔蒙,以前从来没有被确认在肠道。

“EEC-Tag生物我们可以测量每个enteroendocrine数以百计的细胞细胞亚型。由此产生的阿特拉斯是一个金矿充满了迷人的激素之间的关系,使用的受体和其他基因定义的子集enteroendocrine细胞,将许多未来研究的新方向,“说Jens Puschhof (Hubrecht研究所)。

enteroendocrine细胞的关键特征是活跃的荷尔蒙分泌。直接测量这些激素,研究人员与乌特勒支大学吴魏。研究人员在这一组专家在质谱,一个非常敏感的方法来识别不同的分子。在mini-intestines产生的分子的集合,他们发现许多新分子,它是未知的,他们在小肠分泌。这些新的分子可能功能在我们的身体反应是迄今为止未知的食物。这一发现突显了我们有限的知识在我们的肠道,并将产生的荷尔蒙激发更详细的研究这些分子的功能。

吴魏(乌特勒支大学):“肠道分泌物含有的激素可以是活动或非活动。第一次,我们在人类mini-intestines描述这种多样性,揭示如果这些激素处理成活跃的功能块。激素激活并不是由基因决定的,而是由激素的处理。因此,这也暗示了一个令人兴奋的路线的干预对于广谱应用程序,例如控制饥饿或治疗糖尿病。”

大规模的屏幕

与所有这些数据和工具,研究人员现在可以做大型屏幕研究分子在我们的食物类型的enteroendocrine细胞感觉到,enteroendocrine细胞如何感知这些分子,和哪些激素产生响应。聪明的:“所有人类的结合能力大量enteroendocrine细胞和跟踪亚型在瀑样可以执行使用荧光颜色屏幕治疗潜在的药物靶点,利用enteroendocrine细胞”。这项工作为进一步研究铺平了道路的最大的荷尔蒙制造场所,可能最终会导致我们的身体治疗肥胖和糖尿病患者的组织。

参考

他等。(2020)。高分辨率的信使rna检查参与组成分泌腺和阿特拉斯的人类Enteroendocrine细胞。细胞。DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.036

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