Nature：揭示器官自我修复机制有望带来更安全的再生疗法

了解受损器官如何自我愈合，对于科学家们试图开发能使受伤、患病或老化的组织再生的治疗方法非常重要。这包括了解自我修复完成后如何停止。器官需要生成新细胞进行修复，但不受控制的增殖可能会导致癌症。

在一项新的研究中，美国哈佛医学院遗传学者Norbert Perrimon及其团队揭示了神经在帮助受伤肠道完成愈合并恢复正常功能方面的作用，从而对再生如何结束提供了新的见解。相关研究结果于2023年9月18日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Cholinergic neurons trigger epithelial Ca2+ currents to heal the gut”。

论文第一作者、哈佛医学院遗传学研究员Afroditi Petsakou说，“在再生生物学这一悬而未决的问题上取得进展令人兴奋。”

这些作者是在果蝇肠道中发现这一发现的，果蝇肠道与人类肠道相似，但更容易研究。如果这一发现适用于人类，那么就可能找到更好的方法来治疗或预防因愈合不当引起的疾病，包括炎症性肠病和某些结直肠癌。

它是如何发挥作用的

Petsakou说，他们之所以选择肠道，是因为它是“最具再生能力的器官之一”，能定期修复病毒、细菌和食物中毒素造成的损伤。

她给果蝇喂食了一种已知会导致果蝇和人类肠道损伤的化学物，并研究了肠道如何自我修复。她发现有一组肠道神经能检测到炎症分子，如肿瘤坏死因子，已知人类和果蝇的细胞在受到损伤时都会释放这些炎症分子。这些肠道神经的反应是将乙酰胆碱---一种具有多种作用的神经递质，包括使肠道收缩---释放到果蝇的肠道细胞中。

与此同时，这些作者发现，肠道细胞通过降低一种分解乙酰胆碱的酶的水平和提高一种对乙酰胆碱有反应的蛋白的水平，增加了它们对乙酰胆碱的敏感性。这些变化导致肠道细胞之间的小通道打开，使含有正电荷钙离子的电流流过这些细胞，刺激受损肠道愈合。

图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06627-y。

当这些作者增强这种电流时，肠道更快地完成愈合并恢复正常功能。相比之下，破坏这种电流：（1）增加了成熟肠道细胞的死亡；（2）使肠道干细胞过度增殖；（3）阻碍肠道恢复健康功能（比如吸收营养物）的能力；（4）引发过多炎症；（5）增加了肠道肿瘤发生的可能性。Petsakou说，“如果没有这种电流，果蝇就会出现类似炎症性肠病的症状。”

这对再生医学意味着什么

虽然果蝇显然与人类不同，但是这些作者拼凑的事件链中的每个环节在人类中都有直接的对应物，而且其中的一些蛋白已经作为治疗各种疾病的抗炎药物进行了测试。这些相似之处增加了刺激神经释放乙酰胆碱或增强肠道钙电流的可能性，这可能有助于治疗炎症性肠病和肠癌。这些研究结果还表明，这类方法还可能能更广泛地确保身体组织的健康愈合。

这项研究使人们对操纵体内电信号来对抗损伤和疾病的兴趣与日俱增。Petsakou 说，“生物电再生信号是一个即将到来的令人兴奋的领域。考虑一下在肠道中触发钙离子电流能达到什么效果是很有意义的。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Afroditi Petsakou et al. Cholinergic neurons trigger epithelial Ca2+ currents to heal the gut. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06627-y.

2. How the Gut Finishes Healing Itself
https://hms.harvard.edu/news/how-gut-finishes-healing-itself