众所周知,幽门螺杆菌感染会升高胃癌风险,但其具体机制如何?最近发表于Nature的这项研究对此作出了解释。
胃癌是癌症相关死亡的最常见原因,主要是因为大多数患者发病时已处于疾病晚期。幽门螺杆菌是导致这种癌症的主要原因,全世界约有一半人受其慢性感染。然而,与肿瘤病毒不同,细菌不会在宿主细胞内注入转化基因,它们如何导致癌症至今仍是个谜。
德国柏林马克斯普朗克研究所的一个跨学科研究团队与美国加利福尼亚州斯坦福大学研究人员合作,发现这种细菌会使胃中干细胞的更新过度驱动——而许多科学家认为干细胞的更新在肿瘤的发生中起作用。
胃腺体横切面,绿色为细胞的轮廓,蓝色为细胞核。
(图片来源:马克斯普朗克感染生物学研究所)
研究人员发现胃中含有两种不同的干细胞类型,它们对相同的驱动信号反应不同,从而发现了一种新的组织可塑性机制。这种机制使得组织更新受到细菌感染的影响。
长期以来人们已经认识到,某些病毒可以通过将癌基因插入宿主细胞DNA而导致癌症,但是一些细菌也可能导致癌症的事实发现较晚,证明起来也更为困难。虽然现在很清楚,大多数胃癌病例与幽门螺杆菌的慢性感染有关,但机制仍然未知。
柏林马克斯普朗克感染生物学研究所的ThomasF.Meyer和他的同事花了多年时间研究这种细菌及其在胃上皮细胞中所诱导的变化。他们尤其对细胞快速替代的环境中如何诱导出恶性细胞感到困惑。他们怀疑答案可能存在于在胃内粘膜腺体底部发现的干细胞,这些干细胞不断地从底部向上替代其他的细胞,而这些细胞是胃内唯一长寿命的细胞。马克斯普朗克团队来自柏林夏里特医学院的临床科学家MichaelSigal推翻了既定的教条,表明幽门螺杆菌不仅会感染即将脱落的表层细胞,而且还有一些细菌侵入腺体深部并到达干细胞层。他们现在已经发现,这些干细胞通过增加其分裂来对感染作出反应——产生更多的细胞,并导致在受感染的患者中观察到的粘膜特征性增厚。
他们使用不同的转基因小鼠追踪表达特定基因的细胞,及其所有的子代细胞。发表于《自然》杂志的结果显示胃腺含有两种不同的干细胞群。两者均响应于名为Wnt的信号分子,后者在许多成体组织中保持干细胞更新。至关重要的是,他们发现直接在腺体下方的结缔组织层中的肌成纤维细胞产生了第二干细胞驱动信号R-脊椎蛋白,两种干细胞群对此反应不同。控制对幽门螺杆菌反应的正是这个信号:感染后,信号升高,使周期较慢的干细胞群沉默,并过度驱动周期较快的干细胞群。
这些发现证实了人们逐渐认识到的:慢性细菌感染是肿瘤的强力促进因素。“我们的研究结果表明,细菌可增加干细胞的更新”,Sigal说,“由于幽门螺旋杆菌引起终身感染,干细胞分裂的不断增加可能足以解释观察到的肿瘤发生风险升高。”Meyer补充道:“我们的新发现揭示了慢性细菌感染干扰组织功能的微妙方式,并提供了细菌一般如何升高肿瘤风险的宝贵线索。”
参考文献
MichaelSigal,etal.StromalR-spondinorchestratesgastricepithelialstemcellsandglandhomeostasis.Nature,
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编译丨肿瘤科小超人
供稿丨蔡晓峰
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