新的實(shí)時成像技術(shù)揭示了細(xì)胞修復(fù)人員堵塞漏泄的生物屏障
假設(shè)你住在一個磚房里,注意到灰漿中的裂縫,讓冷空氣,雨水和害蟲感染。你可以打電話給一個磚匠來修復(fù)那些泄漏,并恢復(fù)阻礙室外進(jìn)入的障礙。
以同樣的方式,我們體內(nèi)稱為上皮組織的細(xì)胞覆蓋我們的器官,形成類似墻壁的屏障,保護(hù)我們免受細(xì)菌,病毒和其他致病入侵者的傷害。當(dāng)這些細(xì)胞之間出現(xiàn)潛在的有害間隙時,分子開關(guān)會被翻轉(zhuǎn)以致電維修人員并修復(fù)泄漏。
密歇根大學(xué)的研究人員利用他們開發(fā)的新型實(shí)時成像技術(shù),首次直接檢測到上皮組織中發(fā)生的短暫泄漏。他們的新顯微鏡屏障測定還使他們發(fā)現(xiàn)修復(fù)機(jī)制涉及稱為Rho的蛋白質(zhì)的局部活化。
新的檢測方法有助于深入了解針對上皮屏障的疾病機(jī)制 - 由微生物和過敏原引起的疾病,以及各種炎癥狀態(tài),免疫系統(tǒng)疾病,糖尿病甚至癌癥。據(jù)研究人員稱,該試驗(yàn)可能可用于篩選治療這些疾病的藥物。
該團(tuán)隊(duì)的調(diào)查結(jié)果定于2月14日在發(fā)布細(xì)胞雜志上發(fā)表。Ann Miller是UM分子,細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)系的副教授,該論文的高級作者。第一作者是米勒實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家雷切爾斯蒂芬森,她為她的博士論文開展了這個項(xiàng)目。
“關(guān)于上皮組織的一個重要的未解答的問題是:即使細(xì)胞改變形狀,細(xì)胞之間的連接如何能夠維持生物屏障?” 米勒說。
在這項(xiàng)研究中,Miller的團(tuán)隊(duì)在活蛙胚胎中使用了上皮細(xì)胞,這些胚胎的細(xì)胞 - 細(xì)胞連接在結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)組成上與人類上皮組織相似。
在胚胎發(fā)育期間,許多上皮細(xì)胞一起工作以彎曲和折疊組織。使用他們的新顯微鏡檢測 - 被稱為ZnUMBA用于基于鋅的超靈敏顯微屏障檢測 - 研究人員研究了當(dāng)上皮細(xì)胞 - 細(xì)胞連接被拉伸時在細(xì)胞水平上發(fā)生的情況。
他們表明,當(dāng)細(xì)胞 - 細(xì)胞連接處伸長時,屏障功能就會發(fā)生泄漏。但泄漏是短暫的,表明存在一種主動修復(fù)機(jī)制。
在進(jìn)一步調(diào)查中,研究人員發(fā)現(xiàn),修復(fù)機(jī)制涉及蛋白質(zhì)Rho的局部激活,在突然爆發(fā)的活動中他們稱之為Rho耀斑。然后Rho激活收縮連接處的蛋白質(zhì),修復(fù)它。
“我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在維持屏障方面通常非常積極主動,”斯蒂芬森說。“這種修復(fù)機(jī)制很快發(fā)生并且非常局部地進(jìn)行,僅影響細(xì)胞連接的一小部分,而不是多個細(xì)胞或整個組織。
“我們認(rèn)為這種積極主動的方法使我們的細(xì)胞能夠靈活地移動和改變形狀而不會損害組織的屏障功能。涉及滲漏屏障的疾病可能是由于修復(fù)機(jī)制錯誤或細(xì)胞無法檢測到泄漏和調(diào)節(jié)開關(guān)。”
斯蒂芬森和米勒實(shí)驗(yàn)室的其他成員正在努力確定開關(guān)如何在正確的時間和地點(diǎn)翻轉(zhuǎn)以打開Rho,并確定其他蛋白質(zhì)是細(xì)胞修復(fù)人員的一部分,以堵塞泄漏的生物屏障。
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