Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Από τα έντερα στη δόξα: Η εξέλιξη της άμυνας του εντέρου

Anonim

Ένα νέο χαρτί Nature Communications έχει ταξιδέψει στο εσωτερικό των εσωτερικών μας, καθώς μια ομάδα από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ινστιτούτου Επιστημών και Τεχνολογίας του Οκινάουα έχει χαρτογραφήσει το εξελικτικό ταξίδι του τρόπου με τον οποίο τα ζωικά κόπρανα έχουν εξελιχθεί για να υπερασπιστούν τον εαυτό τους από τη μικροβιακή επίθεση.

διαφήμιση


Σε ποντίκια και ανθρώπους, το έντερο είναι επενδεδυμένο με ένα στρώμα βλεννογόνου - και θεωρείται ότι είναι το ίδιο σε άλλα θηλαστικά. Αλλά αυτό το ύφος της επένδυσης του εντέρου είναι μια νέα εξέλιξη, εξελικτικά μιλώντας. τα περισσότερα ασπόνδυλα προστατεύουν τους τοίχους του εντέρου τους με μια μεμβράνη από χιτίνη, η οποία δρα ως φραγμός στα μικρόβια και βοηθά στην πρόληψη της λοίμωξης. Μέχρι τώρα, όμως, οι επιστήμονες δεν ήλεγαν ποια ήταν η πρώτη, ή ακόμα και αν σχετίζονται. Αλλά μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ Keisuke Nakashima της μονάδας θαλάσσιας γονιδιωματικής της OIST ήταν πρόθυμη να βρει τις απαντήσεις.

Η χυτίνη είναι ένα άφθονο βιολογικό υλικό που παράγεται από μια μεγάλη ποικιλία οργανισμών. Από τα κελύφη των καβουριών μέχρι τα κυτταρικά τοιχώματα των μυκήτων, η χυτίνη είναι η δεύτερη μόνο στην κυτταρίνη όταν πρόκειται για την ύπαρξή της. Ένα ευπροσάρμοστο δομικό υλικό για τη φύση, η χιτίνη βρίσκεται ακόμη και στα έντερα των ασπόνδυλων, όπου λειτουργεί ως αμυντικός φραγμός έναντι δυνητικά επιβλαβών μικροβίων.

Όμως, περίεργα, τα περισσότερα σπονδυλωτά δεν μοιράζονται αυτό το έντερο με χιτίνη. Αντ 'αυτού προστατεύουν τον εαυτό τους με ένα στρώμα βλεννογόνου που τα βακτηρίδια είναι σε θέση να αποικίσουν αλλά να μην διεισδύσουν. Η ομάδα του Δρ Nakashima παρατήρησε μια ομάδα ζώων που είχαν ταυτόχρονα χιτίνη και βλεννώδη στο έντερο: χιτωνόζωα.

Επίσης γνωστό ως θαλάσσια σκουριά, τα χιτωνόζωα είναι απλά ζώα που ζουν φιλτράροντας σωματίδια τροφής από το θαλασσινό νερό. Ενώ δεν έχουν σπονδυλική στήλη, είναι στενά συνδεδεμένα με τα σπονδυλωτά, με ένα παρόμοιο γονιδιακό υπόβαθρο που τα καθιστά ιδανικά για να μελετήσουν την εξέλιξή τους. Είναι όμως η μοναδικότητα της επένδυσης του εντέρου που προσέλκυσε την ερευνητική ομάδα: «Παρατήρησα ότι τα χιτωνόζωα φαινόταν να έχουν ένα ενδιάμεσο είδος εντερικής επένδυσης που θα μπορούσε να δείξει ότι τα εντερικά υλικά θηλαστικών και ασπόνδυλων μοιράστηκαν έναν εξελικτικό σύνδεσμο», δήλωσε ο Δρ Nakashima.

Δεν ήταν μόνο τα χιτώνα που είχαν αυτές τις μεταβατικές επενδύσεις - άλλα απλά κορδόνια, όπως τα ψαροκόκαλα, τα ψαροκόκαλα και κάποια οστεά ψάρια είχαν την ικανότητα να παράγουν χιτίνη στα έντερα τους - στην πραγματικότητα η μόνη ομάδα σπονδυλωτών που έχασαν την παραγωγή χιτίνης τους Τα γονίδια είναι εντελώς θηλαστικά.

Εργαζόμενοι με ένα είδος χιτωνόζης, Ciona intestinalis τύπου Α, η ομάδα εξέτασε την επιφάνεια του υποτυπώδους εντέρου, το οποίο σε μεγάλο βαθμό αποτελείται από τρίχες που μοιάζουν με τρίχες πίσω από ένα φράγμα από νανοσκοπικές ίνες κατασκευασμένες σχεδόν εξ ολοκλήρου από χιτίνη. Αυτό το πλέγμα των νανοϊνών χυτίνης είναι ενσωματωμένο σε ένα πλέγμα επιφανείας - το οποίο συμβαίνει να έχει τη βλεννίνη που σχηματίζει πηκτή ως κύριο συστατικό - το οποίο επίσης συμβαίνει να αποτελεί δομικό στοιχείο των βλεννογόνων στρωμάτων που βρίσκονται στο έντερο θηλαστικών. Μετά την χημική πρόληψη ορισμένων χιτωνίων από τη σύνθεση χυτίνης, η ομάδα παρατήρησε ότι τα χιτώνα πέθαναν - αλλά εκείνα που έλαβαν αντιβιοτικά κατάφεραν να επιβιώσουν.

Το πείραμα έδειξε ότι η στρώση χιτίνης είχε αντιμικροβιακή επίδραση, προλαμβάνοντας την μόλυνση, εμποδίζοντας φυσικά τα παθογόνα βακτήρια και άλλα επιβλαβή μικρόβια να φθάσουν στην επιφάνεια του εντέρου. Αλλά η παρουσία βλεννογόνου στον ίδιο χώρο ήταν πολύ παρόμοια με τα πιο πολύπλοκα σπονδυλωτά. Φαινόταν σαν τα χιτωνόζωα να είναι ένα είδος λείψας διασυνδέσεως μεταξύ ασπόνδυλων όπως τα έντομα που έχουν μόνο χητίνη ως μικροβιακή άμυνα και θηλαστικά που χρησιμοποιούν βλεννώδη στρώση ως ένα είδος δολώματος για να αποικίσουν τα μικρόβια αφήνοντας ευπαθή κυτταρικά τοιχώματα για να εκτελέσουν τα ζωτικά λειτουργίες χωρίς προβλήματα.

Το έργο του Dr. Nakashima, που διεξήχθη σε αρκετά χρόνια συγκριτικών αναλύσεων σε μια ποικιλία χορδών, κατάφερε να ανιχνεύσει μια εξελικτική διαδρομή από το ένα μοντέλο του εντέρου στο άλλο, καταγράφοντας τις ενδιάμεσες δομές του εντέρου που χρησιμοποιούσαν ποικίλες ποσότητες χιτίνης και βλεννογόνου στην πορεία. Είναι μια πρωτοφανής ματιά στην εξέλιξη μιας από τις πιο κρίσιμες δομές του σώματος που μας κρατά όλους ασφαλείς από τα μικρόβια μέχρι σήμερα.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Τα υλικά που παρέχονται από το πανεπιστημιακό πανεπιστήμιο του Οκινάουα Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας (OIST) . Πρωτότυπο γραμμένο από τον Andrew Scott. Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Κέισουκε Νακασίμα, Σάτοσι Κιμπούρα, Γου Ογκάμα, Σόιτσι Βουταναμπέ, Σάτοσι Σόμα, Τογιότζι Κανέκο, Λίξυ Γιαμάτα, Χιτόσι Σαουάντα, Τσε Χουάν Τουνγκ, Τσάι-Μινγκ Λου, Τζέρι-Γιό, Αλεχάντρο Βιάρ-Βριόνε, Σακούρα Κίκουτσι. Η ανοσία του φραγμού με βάση τη χιτίνη και η απώλειά της προηγήθηκε αποικιοποίηση βλέννας από μικροβιακή γαστρεντερική χώρα . Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038 / s41467-018-05884-0