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Nature:顛覆常規!揭示現幽門螺旋桿菌感染導致胃癌新機制

作者:towersimper 來源:生物谷 日期:2017-09-17
導讀

         胃癌是癌癥相關死亡的最為常見的病因之一,主要是因為大多數患者處于這種疾病的晚期階段。這種癌癥的主要原因在于長期感染著大約一半人類的幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori)。然而,不同于致癌病毒的是,細菌不會在它們的宿主細胞中儲存轉化基因,而且它們如何能夠導致癌癥迄今為止仍然是個謎。

        胃癌是癌癥相關死亡的最為常見的病因之一,主要是因為大多數患者處于這種疾病的晚期階段。這種癌癥的主要原因在于長期感染著大約一半人類的幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori)。然而,不同于致癌病毒的是,細菌不會在它們的宿主細胞中儲存轉化基因,而且它們如何能夠導致癌癥迄今為止仍然是個謎。

        圖片來自Wikipedia/OpenStax College。

        如今,在一項新的研究中,來自德國馬克斯普朗克感染生物學研究所和美國斯坦福大學等醫研究機構的研究人員發現幽門螺旋桿菌讓胃部中的干細胞更新過度運轉。很多科學家之前已猜測干細胞周轉在癌癥產生中發揮著作用。通過證實胃部含有兩種不同的對相同的驅動信號作出不同反應的干細胞群體,這些研究人員發現一種新的組織可塑性機制,這就允許調整組織更新來應對細菌感染。相關研究結果于2017年8月16日在線發表在Nature期刊上,論文標題為“Stromal R-spondin orchestrates gastric epithelial stem cells and gland homeostasis”。

        盡管人們長期以來就已認識到某些病毒能夠通過將癌基因插入到宿主細胞DNA中來導致癌癥,但是一些細菌也會導致癌癥的事實一直是很難證實的。盡管如今清楚的是,大多數胃癌病例與幽門螺旋桿菌慢性感染相關聯,但是其中的機制仍然是未知的。

        馬克斯普朗克感染生物學研究所的Thomas F. Meyer和他的同事們多年來一直在研究這種細菌,以及它誘導胃上皮細胞發生的變化。特別地,他們對在一種細胞發生快速替換的環境中如何能夠誘導惡性腫瘤產生感到困惑。他們猜測答案可能在于在胃底腺中發現的干細胞,這些干細胞持續地“自底向上”地替換剩余的細胞,而且它們是胃部中僅有的長壽細胞。德國柏林夏里特醫學院臨床科學家Michael Sigal加入了Meyer團隊,推翻了一個已深入人心的觀念:幽門螺旋桿菌不僅感染即將脫落的胃上皮細胞,而且其中的一些細菌成功地侵入到胃底腺的深處,達到胃內壁中的干細胞區域。他們如今發現這些干細胞應對這種感染的途徑確實是增加它們自己的分裂,產生更多的細胞,從而導致在患者中觀察到的特征性的胃粘膜增厚。

        這些研究人員利用不同的轉基因小鼠來追蹤表達特定基因的細胞,以及它們的后代細胞。結果表明胃底腺含有兩種不同的干細胞群體。這兩種干細胞群體都對一種被稱作Wnt的信號分子作出反應。在很多成體組織中,Wnt都維持著干細胞周轉。關鍵的是,他們發現直接位于胃底腺下的結締組織層中的肌成纖維細胞(myofibroblast)產生第二種干細胞驅動信號,即R-spondin。這兩種干細胞群體對R-spondin作出不同的反應。他們證實正是這個信號控制著這兩種干細胞群體對幽門螺旋桿菌作出的反應:在感染之后,這個信號大量產生,沉默更慢周轉的干細胞群體,并且讓更快周轉的干細胞群體過度活躍。

        這些發現讓人們日益意識到慢性細菌感染是癌癥的強力促進者。Sigal說,“我們的發現表明一種感染性細菌能夠增加干細胞周轉。鑒于幽門螺旋桿菌導致終生感染,干細胞分裂的持續增加可能足以解釋著觀察到的致癌風險增加。”Meyer補充道,“我們的新發現闡明了慢性細菌感染干擾組織功能的新方式,而且為細菌如何可能增加癌癥風險提供寶貴的線索。”

        原始出處:Michael Sigal, Catriona Y. Logan, Marta Kapalczynska et al.Stromal R-spondin orchestrates gastric epithelial stem cells and gland homeostasis. Nature, Published online:16 August 2017, doi:10.1038/nature23642

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