Haben Sie sich jemals gefragt, wo das plötzliche Gefühl des Hungers kommt, wenn dein leerer Magen knurrt? Tausende von Hormon-produzierenden Zellen, oder enteroendocrine Zellen, die verstreut in Ihrem Magen und Darm nur veröffentlicht, Millionen von winzigen Bläschen, gefüllt mit den hunger-Hormon ghrelin in Ihrem Blut.
Forscher vom Hubrecht-Institut und der Universität Utrecht generiert eine detaillierte Beschreibung des menschlichen Hormon-produzierenden Zellen des Darms in einer großen gemeinschaftlichen Anstrengung mit anderen Forscher-teams. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Cell auf dem 13. Diese Zellen sind schwer zu studieren, wie Sie sind sehr selten und einzigartig für die verschiedenen Arten von Tieren. Die Forscher entwickelten ein umfangreiches Instrumentarium für die Untersuchung der menschlichen Hormon-produzierenden Zellen in den kleinen Versionen der Bauch gewachsen im Labor genannt organoids. Diese tools erlaubt Ihnen zu entdecken die Geheimnisse des menschlichen Darm—zum Beispiel, welche möglichen Hormone können durch den Darm und wie die Sekretion dieser Hormone ausgelöst wird. Diese Ergebnisse haben das Potenzial, neue Wege für die Behandlung von Krankheiten wie Typ-2-diabetes und Adipositas.
Darm-Hormone
Hormone wie ghrelin handeln der Darm die primäre Methode der Kommunikation und Koordinierung mit anderen Organen wie der Bauchspeicheldrüse und das Gehirn. In Reaktion auf Nahrungsbestandteile und Bakterien im Darm, verschiedene Arten von enteroendocrine Zellen produzieren verschiedene Hormone. Diese Hormone veranlassen kann, hunger oder Sattheit, koordinieren die Bewegung der Darmmuskulatur und regt die Reparatur der Darm die schützende Zellschicht.
Ein weiterer Effekt dieser Hormone ist die Erhöhung der Freisetzung von insulin aus der Bauchspeicheldrüse, was besonders interessant ist, bei Patienten mit Typ-2-diabetes. Diese Patienten sind nicht in der Lage genug insulin zu produzieren um die Stabilisierung Ihrer Blutzuckerwerte auf Ihre eigenen. Eine der erfolgreichsten Behandlungen für Typ-2-diabetes ist eigentlich auf einer Darm das Hormon GLP1. Mit dieser Behandlung, einige Patienten sind in der Lage zu kontrollieren Ihren Blutzucker ohne insulin zu Spritzen.
Der Darm Hormon Herausforderung
Enteroendocrine cells aus nur etwa 1% der Auskleidung des Darms. Zu kompliziert weiter, mehr als 20 Hormone produziert werden, die von mindestens fünf Subtypen dieser enteroendocrine cells, von denen einige sind noch seltener. Dies würde bedeuten, Sie hätte zu betrachten, mehr als 1000 Zellen zu finden enteroendocrine cell macht, dass ein bestimmtes Hormon. Dies macht es sehr schwierig, zu untersuchen, wie diese Zellen genau reagieren, um die Lebensmittel in Ihrem Darm.
Die meisten unserer Kenntnisse über enteroendocrine cells ist abgeleitet von Studien an Mäusen. Aber Mäuse haben eine andere Diät und sind daher wahrscheinlich Sinn andere Signale aus Ihrer Nahrung. Die Unterschiede sind so Auffällig, dass die Kollegen von einigen menschlichen Darm-Hormonen gibt es noch nicht einmal bei Mäusen.
Ein menschlicher Darm-Hormon-toolbox
Das team in der Arbeitsgruppe von Hans Clevers am Hubrecht-Institut überwand diese Fragen, die Seltenheit enteroendocrine Zellen und die Unterschiede zwischen Mäusen und Menschen, in einer kreativen Art und Weise. Sie verwendet Darm-organoids, kleinen Darm, dass Sie wachsen können im Labor aus menschlichen Stammzellen und erhöht die Aktivität eines Gens namens neurogenin-3. Diese dramatisch erhöht die Anzahl der enteroendocrine cells in diese mini-Därme, während Sie noch generiert alle die verschiedenen Subtypen dieser Zellen.
In der Lage sein, alle zu studieren, die bestimmte Arten von enteroendocrine cells, verwendeten die Forscher ein weiterer trick, der vor kurzem entwickelt in der Gruppe von Hans Clevers. Clevers sagt, „In unserem Labor haben wir optimierte gentechnische organoids. Wir waren deshalb in der Lage, um die Etikett der Hormone, die durch den enteroendocrine cells in verschiedenen Farben und erstellen Sie eine biobank mini-Därme, rief die EWG-Tag biobank, in der verschiedene Hormone versehen sind, mit verschiedenen Farben.“ Wenn ein enteroendocrine cell beginnt mit der Produktion einer markierten Hormons, wird die Zelle angezeigt, in der entsprechenden Farbe. Die Forscher können die EWG-Tag biobank-Studie zu den zehn wichtigsten Hormone und verschiedene Kombinationen dieser Hormone innerhalb der gleichen organoid.
Joep Beumer (Hubrecht-Institut): „Kennzeichnung alle wichtigen Darm-Hormone, mit Farben, die es uns ermöglicht, selektiv zu sammeln, die jeder Teilmenge von enteroendocrine cells und studieren sogar die seltensten enteroendocrine cell-Typen. Die Kombination der EWG-Tag biobank mit anderen cutting-edge-Techniken erlaubt uns gewinnen Sie Tiefe Einblicke in die Biologie der Hormon-Produktion im menschlichen Darm.“
Neue Moleküle
Für das erste mal, die Forscher beschrieben alle die Gene, die aktiv in die verschiedenen Arten des menschlichen enteroendocrine cells, mit einer Technik namens single-cell sequencing. Basierend auf diesen Daten erstellt Sie einen atlas, der die tiefsten Einblicke, die bisher in die verschiedenen Subtypen von menschlichen enteroendocrine cells. Der atlas offenbart die Aktivität der Gene, die entscheidend für die Funktion der enteroendocrine cells, die nicht beschrieben wurden, vor. Zum Beispiel, neue Rezeptoren wurden identifiziert, die diese Zellen verwenden können, um die Sinne Essen und geben Ihre Hormone. Weitere Entdeckungen umfassen potenzielle Hormone, die nie identifiziert wurde, im Darm vor.
„Mit der EWG-Tag-biobank, die wir Messen können Hunderte von Zellen, für jede enteroendocrine cell-Subtyp. Der daraus resultierende atlas ist eine Goldmine voller faszinierender Zusammenhänge zwischen Hormonen, Rezeptoren und andere Gene verwendet, die von gut definierten Teilmengen von enteroendocrine cells, die sich öffnet viele neue Richtungen für künftige Studien“, sagt Jens Puschhof (Hubrecht-Institut).
Das Hauptmerkmal enteroendocrine cells sind die aktiven Hormone, die Sie absondern. Direkt zu Messen, diese Hormone, die Forscher in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Wei Wu der Universität Utrecht. Die Forscher in dieser Gruppe sind Spezialisten in der Massenspektrometrie, eine sehr sensitive Methode zur Identifizierung verschiedener Moleküle. In der Sammlung von Molekülen produziert, die von den mini-Därme, Sie finden viele neue Moleküle, für die es bisher unbekannt war, dass Sie die Sekretion in den Darm. Diese neuen Moleküle können Funktionen in unserem Körper‘ Reaktion auf Lebensmittel, sind bisher unbekannt. Diese Entdeckung unterstreicht unser begrenztes wissen über die Hormone, die in unserem Darm und wird Sie begeistern genauere Untersuchungen in die Funktionen dieser Moleküle.
Wei Wu (Universität Utrecht): „Gut Sekrete enthalten eine Mischung von Hormonen, die entweder aktiv oder inaktiv. Zum ersten mal haben wir charakterisieren diese Vielfalt in der menschlichen mini-Därme, zu offenbaren, auch wenn diese Hormone verarbeitet werden, in aktive funktionale Stücke. Hormon-Aktivierung wird nicht bestimmt durch Gene, sondern durch die Verarbeitung der Hormone danach. Daher kann dies auch Hinweis auf eine spannende route der intervention für breites Spektrum von Anwendungen, wie die Steuerung von hunger oder Behandlung von diabetes.“
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