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Nature:颠覆常规!揭示现幽门螺旋杆菌感染导致胃癌新机制

作者:towersimper 来源:生物谷 日期:2017-09-17
导读

         胃癌是癌症相关死亡的最为常见的病因之一,主要是因为大多数患者处于这种疾病的晚期阶段。这种癌症的主要原因在于长期感染着大约一半人类的幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)。然而,不同于致癌病毒的是,细菌不会在它们的宿主细胞中储存转化基因,而且它们如何能够导致癌症迄今为止仍然是个谜。

        胃癌是癌症相关死亡的最为常见的病因之一,主要是因为大多数患者处于这种疾病的晚期阶段。这种癌症的主要原因在于长期感染着大约一半人类的幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)。然而,不同于致癌病毒的是,细菌不会在它们的宿主细胞中储存转化基因,而且它们如何能够导致癌症迄今为止仍然是个谜。

        图片来自Wikipedia/OpenStax College。

        如今,在一项新的研究中,来自德国马克斯普朗克感染生物学研究所和美国斯坦福大学等医研究机构的研究人员发现幽门螺旋杆菌让胃部中的干细胞更新过度运转。很多科学家之前已猜测干细胞周转在癌症产生中发挥着作用。通过证实胃部含有两种不同的对相同的驱动信号作出不同反应的干细胞群体,这些研究人员发现一种新的组织可塑性机制,这就允许调整组织更新来应对细菌感染。相关研究结果于2017年8月16日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Stromal R-spondin orchestrates gastric epithelial stem cells and gland homeostasis”。

        尽管人们长期以来就已认识到某些病毒能够通过将癌基因插入到宿主细胞DNA中来导致癌症,但是一些细菌也会导致癌症的事实一直是很难证实的。尽管如今清楚的是,大多数胃癌病例与幽门螺旋杆菌慢性感染相关联,但是其中的机制仍然是未知的。

        马克斯普朗克感染生物学研究所的Thomas F. Meyer和他的同事们多年来一直在研究这种细菌,以及它诱导胃上皮细胞发生的变化。特别地,他们对在一种细胞发生快速替换的环境中如何能够诱导恶性肿瘤产生感到困惑。他们猜测答案可能在于在胃底腺中发现的干细胞,这些干细胞持续地“自底向上”地替换剩余的细胞,而且它们是胃部中仅有的长寿细胞。德国柏林夏里特医学院临床科学家Michael Sigal加入了Meyer团队,推翻了一个已深入人心的观念:幽门螺旋杆菌不仅感染即将脱落的胃上皮细胞,而且其中的一些细菌成功地侵入到胃底腺的深处,达到胃内壁中的干细胞区域。他们如今发现这些干细胞应对这种感染的途径确实是增加它们自己的分裂,产生更多的细胞,从而导致在患者中观察到的特征性的胃粘膜增厚。

        这些研究人员利用不同的转基因小鼠来追踪表达特定基因的细胞,以及它们的后代细胞。结果表明胃底腺含有两种不同的干细胞群体。这两种干细胞群体都对一种被称作Wnt的信号分子作出反应。在很多成体组织中,Wnt都维持着干细胞周转。关键的是,他们发现直接位于胃底腺下的结缔组织层中的肌成纤维细胞(myofibroblast)产生第二种干细胞驱动信号,即R-spondin。这两种干细胞群体对R-spondin作出不同的反应。他们证实正是这个信号控制着这两种干细胞群体对幽门螺旋杆菌作出的反应:在感染之后,这个信号大量产生,沉默更慢周转的干细胞群体,并且让更快周转的干细胞群体过度活跃。

        这些发现让人们日益意识到慢性细菌感染是癌症的强力促进者。Sigal说,“我们的发现表明一种感染性细菌能够增加干细胞周转。鉴于幽门螺旋杆菌导致终生感染,干细胞分裂的持续增加可能足以解释着观察到的致癌风险增加。”Meyer补充道,“我们的新发现阐明了慢性细菌感染干扰组织功能的新方式,而且为细菌如何可能增加癌症风险提供宝贵的线索。”

        原始出处: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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