Νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο αποκαλύπτει ότι τα βακτήρια του εντέρου μπορούν να διεγείρουν την αναγέννηση των βλαστοκυττάρων για την επισκευή του εντερικού επιθηλίου μετά από τραυματισμό, προσφέροντας νέες γνώσεις για τον ρόλο που παίζει το μικροβίωμα στην ανθρώπινη υγεία.
Παρά το γεγονός ότι προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι η μικροβιακή κοινότητα του εντέρου δεν επηρεάζει τη λειτουργία των βλαστοκυττάρων σε υγιείς συνθήκες, οι ερευνητές Shawn Goyal και Stephen Girardin αποφάσισαν να διερευνήσουν εάν τα βακτήρια μπορούν να υποστηρίξουν τη λειτουργία των βλαστοκυττάρων κατά την εντερική βλάβη και αποκατάσταση. Η μελέτη τους δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell Stem Cell και έχει σημαντικές επιπτώσεις τόσο για τον καρκίνο του παχέος εντέρου όσο και για τις φλεγμονώδεις νόσους του εντέρου.
Ο ρόλος των βλαστοκυττάρων στο έντερο
Τα βλαστοκύτταρα είναι μοναδικά για την ικανότητά τους να αναπαράγουν τον εαυτό τους και να διαφοροποιούνται σε διάφορους τύπους κυττάρων. Κατά την εμβρυική ανάπτυξη, τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα σχηματίζουν όλους τους τύπους κυττάρων που χρειάζονται για τα όργανα και τους ιστούς του σώματος. Ωστόσο, η σημασία τους συνεχίζεται και στους ενήλικες.
«Το σώμα μας χρειάζεται συνεχώς να αναγεννά ιστούς λόγω της καθημερινής φθοράς και των συνεχών επιθέσεων», αναφέρει ο Shawn Goyal. «Στους ενήλικες, τα βλαστοκύτταρα βρίσκονται σε όλο το σώμα, συμπεριλαμβανομένου του εντέρου, όπου αντικαθιστούν το επιθήλιο κάθε λίγες μέρες».
Το στρώμα των εντερικών βλαστοκυττάρων λειτουργεί ως φραγμός, απομονώνοντας το εντερικό περιεχόμενο από τους ιστούς κάτω από αυτό, προστατεύοντας το σώμα από μικρόβια, τοξίνες και άλλες δυνητικά επιβλαβείς ουσίες, ενώ επιτρέπει τη διέλευση θρεπτικών συστατικών.
Η ανακάλυψη της βακτηριακής ζάχαρης ADP-heptose
Η ομάδα διεξήγαγε πειράματα σε ποντίκια και κυτταρικά μοντέλα και ανακάλυψε ότι μια μοναδική ζάχαρη που παράγεται από βακτήρια, η ADP-heptose, ενεργοποιεί ένα σήμα που προκαλεί την αυτοκαταστροφή των εντερικών βλαστοκυττάρων.
Η απώλεια αυτών των βλαστοκυττάρων επηρεάζει άμεσα την ανάπτυξη του εντέρου. Όταν τα εργαστηριακά εντερικά οργανοειδή—μικροσκοπικά 3D μοντέλα ιστών—εκτέθηκαν σε ADP-heptose, ήταν μικρότερα και έδειχναν μειωμένη πολυπλοκότητα σε σχέση με τα υγιή ιστού.
Παράλληλα, η ADP-heptose ενεργοποίησε ένα πρόγραμμα αναγέννησης βλαστοκυττάρων, το οποίο ώθησε τα κύτταρα Paneth—ειδικούς τύπους εντερικών κυττάρων—να επανέλθουν σε κατάσταση βλαστοκυττάρων. Αυτά τα «αναγεννητικά βλαστοκύτταρα» είναι κρίσιμα για την αποκατάσταση του επιθηλίου και τη διατήρηση της ακεραιότητας της εντερικής επένδυσης.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι αυτή η προστατευτική οδός εξαλείφει προκαταβολικά τα βλαστοκύτταρα που μπορεί να έχουν υποστεί βλάβη από τοξίνες ή μικρόβια και τα αντικαθιστά με υγιή βλαστοκύτταρα, διασφαλίζοντας την ακεραιότητα του εντέρου.
Επιπτώσεις για καρκίνο και φλεγμονώδεις νόσους
Ο Stephen Girardin επισημαίνει ότι τα βακτήρια μπορούν να προκαλέσουν ζημιά στο DNA, η οποία, όταν συσσωρεύεται, μπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο, φλεγμονώδεις νόσους του εντέρου και άλλες παθήσεις. Το εργαστήριο σκοπεύει να διερευνήσει περαιτέρω αν η αντικατάσταση των εκτεθειμένων βλαστοκυττάρων δρα προστατευτικά έναντι του καρκίνου του παχέος εντέρου. Επιπλέον, εξετάζεται αν οι αντιιικές άμυνες μπορεί να έχουν παρόμοιο ρόλο στη διατήρηση του εντερικού επιθηλίου.
Η σημασία των ερευνητικών υποδομών
Ο Girardin επισημαίνει τη σημασία της εγκατάστασης ελεύθερης από μικρόβια (germ-free) στο Temerty Medicine για την πραγματοποίηση της έρευνας. Τέτοιες εγκαταστάσεις επιτρέπουν την ασφαλή μελέτη της σχέσης μεταξύ μικροβιώματος και βλαστοκυττάρων, αν και είναι ακριβές και δύσκολες στη συντήρηση. «Χωρίς αυτές τις εγκαταστάσεις δεν θα μπορούσαμε να πραγματοποιήσουμε αυτές τις μελέτες», λέει ο Girardin, υπογραμμίζοντας τη σημασία των κατάλληλων υποδομών για την πρόοδο της βιοϊατρικής έρευνας.
Η ανακάλυψη ότι μια βακτηριακή ζάχαρη μπορεί να ενεργοποιεί την αναγέννηση των εντερικών βλαστοκυττάρων ανοίγει νέους δρόμους για την κατανόηση του ρόλου του μικροβιώματος στην υγεία του εντέρου. Τα αποτελέσματα αυτά έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την πρόληψη και θεραπεία του καρκίνου του παχέος εντέρου, καθώς και για τις φλεγμονώδεις νόσους του εντέρου, παρέχοντας ενδείξεις για μελλοντικές θεραπευτικές στρατηγικές που βασίζονται στη ρύθμιση των μικροβίων και της αναγέννησης των βλαστοκυττάρων.
