在小鼠肠道中使用寄生虫的实验揭示了一种令人惊讶的新形式的伤口修复，这一发现可以帮助科学家们开发出提高身体自然愈合能力的方法。
长期以来，研究人员一直认为，成体干细胞有助于肠道和皮肤等组织的伤口愈合，但加州大学旧金山分校的科学家于6月27日在线发表的一篇新论文发现，当寄生虫挖入小鼠肠壁时，肠道响应通过重新激活先前在胎儿组织中看到的一种细胞生长。
“如果在其他组织中没有相似的机制，我会感到惊讶，”加州大学旧金山分校的Ophir Klein医学博士，医学博士，Larry L. Hillblom颅面畸形杰出教授，Charles J. Epstein人类遗传学教授和该论文的高级作者。克莱因说：“就我们对哺乳动物身体如何修复损伤的理解而言，这一发现可能是一种范式转变。”“这为我们提供了一个新目标。”
肠道中的成体干细胞对于维持消化现状至关重要。肠道内层由上皮细胞组成，上皮细胞吸收营养并产生保护性粘液。这些细胞每隔几天就会被肠道衬里隐窝 - 凹陷底部的干细胞所取代。研究人员预计，相同的干细胞也可以帮助修复肠道内的泪液。
通过伤害，手术或意外造成的伤口可以通过时间，血液循环，细菌，运动，湿气和任何其他因素来帮助或阻碍。由于伤口恢复涉及许多不同的因素，因此即使常见的外伤也能成功愈合仍然是临床挑战;内部伤口已证明难以治疗。
为了探讨这个话题，克莱因实验室的研究生Ysbrand Nusse与加州大学旧金山分校肠道免疫学家理查德洛克斯利实验室的博士后研究员亚当·K·萨维奇博士联手，他是马里恩和赫伯特·桑德勒杰出教授。在哮喘研究中心，霍华德休斯医学研究所的调查员，以及该论文的另一位资深作者。
对于洛克斯利来说，寄生虫 - 宿主关系是研究想要在现实世界中理解基础生物学的研究人员的理想系统。例如，洛克斯利的实验室最近使用寄生虫感染来揭示以前神秘的稀有肠细胞信号传导能力，称为簇状细胞，这在检测寄生虫和重塑肠道组织以防止未来寄生虫入侵方面发挥了关键作用。
Locksley鼓励Nusse和Savage使用这种天然系统而不是更多的人工模型或培养细胞来研究干细胞在伤口愈合中的作用，因此他们用一种名为Heligmosomoides polygyrus的小线虫感染小鼠。“这种寄生虫存在于旧金山金门公园的许多老鼠身上，”洛克斯利说，“还有其他任何地方都有野鼠。它是肠道中自然进化的相互作用。“
来自寄生虫如H. polygyrus的幼虫侵入小鼠肠道的肠道内壁，埋藏在组织中发育。根据该领域的普遍观点，科学家们预测，作为回应，附近的干细胞会提高它们的生产力并补充蠕虫产生的伤口。
相反，蠕虫感染区域干细胞的迹象完全消失;应该由常规干细胞程序中的一个基因表达的荧光标记物消失了。然而，即使该区域没有可识别的干细胞，受伤的组织也比以往更快地再生。“与所有伟大的项目一样，第一个观察结果是：'这没有任何意义，'”洛克斯利说。
研究人员花了数年时间试图解决这个谜团。经过一系列错误的开始和死胡同之后，该团队最终注意到一种不同基因的复发，称为Sca-1。使用Sca-1蛋白的抗体染色，研究人员意识到，干细胞基因消失后，表达了一种不同的基因程序：一种类似于小鼠肠道在子宫内发育的方式。
“肠道正在重新利用胎儿状态，以便从受伤中恢复，”克莱因说，他是加州大学旧金山分校口腔医学院和儿科医学院的面部科学教授。他还担任医学遗传学处处长和加州大学旧金山分校颅面科主任。
研究人员想知道这种胎儿计划的重新激活是否是对寄生虫感染的特异性反应，或者它是否可能是多种肠道损伤的一般策略。另外的实验表明，用辐射关闭肠道干细胞或遗传靶向它们进行破坏引发相同反应的方面：尽管没有可检测的干细胞活性，但未分化的组织仍然快速生长。
由于肠道损伤很快就会导致细菌感染和其他严重疾病，因此洛克斯利推测这一发现揭示了尽可能快地产生新组织的发育机制的再激活 - 在肠道组织损伤的情况下，最好的反应可能只是为了尽快闭合伤口。
“胎儿计划很快就会覆盖房地产，”洛克斯利说。之后，一旦急性损伤得到修复，肠道可能会恢复正常的干细胞程序，产生具有特定功能的分化细胞。
“我认为这与两栖动物再生的方式相当，”Nusse说，他解释说，当两栖动物失去肢体时，它会形成大量细胞，这些细胞似乎可逆转其成熟的分化并恢复胎儿的能力。“哺乳动物并没有被认为是这样做的，但似乎在受伤后肠道能够重新激活这些发育计划。”
许多其他受损组织可以在返回专门的成人细胞生产之前快速有效地进行全身修复，从而开辟治疗机会。例如，开发能够控制成人和胎儿遗传程序之间变化的治疗方法可能会提供新的策略来管理炎症性肠病(IBD)等疾病。
研究表明，肠道寄生虫的存在可以预防IBD等疾病，患有这种疾病的人甚至有意将寄生虫作为一种非传统的药物进行自我感染。“也许如果我们能弄清楚为什么这种治疗可以帮助一些人，”克莱因说，“我们可以找出一种不那么令人反感，更有医疗方法来治疗它们。”
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