A lo largo del tracto gastrointestinal hay células productoras de hormonas especializadas llamadas células enteroendocrinas y, aunque comprenden solo una pequeña población del total de células, son uno de los moderadores más importantes de la comunicación entre el intestino y el resto del cuerpo.Sin embargo, estudiar estas células ha sido difícil.
"Las células enteroendocrinas son extremadamente difíciles de estudiar porque simplemente no tenemos muchas células", dijo el coautor correspondiente, el Dr. Joseph M. Hyser, profesor asistente de virología y microbiología y miembro del Centro Alkek de Metagenómica yMicrobiome Research y el Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center en Baylor College of Medicine. "Representan menos del 1 por ciento de todas las células en el epitelio intestinal".
"Para sortear esta limitación, los investigadores han utilizado líneas celulares derivadas del cáncer", dijo la Dra. Alexandra L. Chang-Graham, coautora del artículo y estudiante del Programa de Capacitación de Científicos Médicos MD / Ph.D. En el laboratorio de Hyser mientras trabajaba en este proyecto. "Sin embargo, aunque los modelos derivados del cáncer recapitulan algunas de las capacidades de las células enteroendocrinas, no se sabe en qué medida las reproducen".
'Subir el volumen'
Buscando encontrar una estrategia que les permitiera estudiar estas células, Hyser y Chang-Graham se asociaron con otros investigadores en Baylor and Texas Children's Hospital para desarrollar una estrategia que aumentaría la cantidad de células.
Trabajaron con un tipo de sistema de cultivo de células epiteliales intestinales humanas llamado enteroides que se instala en el laboratorio de la Dra. Mary Estes en Baylor para cultivar y estudiar norovirus. Estos cultivos multicelulares están hechos de células madre intestinales adultas de tejidos de pacientes,que naturalmente contienen pocas células enteroendocrinas.
Para expandir la población de células enteroendocrinas, los investigadores se basaron en trabajos previos que muestran que la sobreexpresión del factor de transcripción neurogenina-3 impulsa a las células madre del intestino a convertirse en células enteroendocrinas.
"Diseñamos genéticamente enteroides intestinales humanos para expresar el gen neurogenina-3 que es inducible por la doxiciclina", dijo Chang-Graham. "La doxiciclina funcionó como un interruptor. Cuando se agregó a los cultivos, activó la producción de neurogenina-3,que a su vez desencadenó la expresión de muchos otros genes y el desarrollo de células enteroides endocrinas. Esta estrategia resultó en una expansión de la población de células enteroides endocrinas del uno al 40 por ciento, mientras que el número de otros tipos de células del epitelio permaneció prácticamente sin cambios."
La población expandida de células enteroides endocrinas respondió a estímulos hormonales y virales como lo hacen las células endocrinas nativas en el intestino; secretaron serotonina y otros mediadores hormonales y neurotransmisores, pero ahora sus niveles eran fácilmente detectables.
Abriendo las puertas a nuevas oportunidades de investigación
"Ahora podemos generar más células endocrinas que podemos estudiar bajo el microscopio y medir sus respuestas fisiológicas", dijo Chang-Graham.
"Hemos desarrollado un sistema que nos permite estudiar cómo el intestino se comunica con el resto del cuerpo a través de mensajes susurrados", dijo Hyser. "Nuestro sistema ha 'elevado el volumen' de los susurros químicos facilitando nuestras investigaciones de los efectosdel intestino sobre la salud y la enfermedad y la prueba de intervenciones para mejorar la salud humana. Por ejemplo, podemos usar nuestro sistema para estudiar cómo los patógenos virales como el rotavirus regulan las respuestas de estas poblaciones del intestino endocrino y probar estrategias para modular esas respuestas ".
"El desarrollo de este sistema modelo también permitirá a los investigadores comenzar a investigar las complejas interacciones del microbioma y la dieta con la función de las células enteroendocrinas. Dado que varias de las hormonas y moléculas efectoras liberadas por las células enteroendocrinas ya son objetivos para el tratamiento de enfermedades comocomo diabetes tipo 2 y síndrome del intestino irritable, esperamos que este modelo ayude a identificar nuevas terapias para tratar estas y otras enfermedades humanas ", dijo el coautor correspondiente, el Dr. Robert Britton, profesor de virología molecular y microbiología y miembro del Centro Alkek.para la Investigación de Metagenómica y Microbioma y el Centro Oncológico Integral Dan L Duncan en Baylor.
"Este proyecto fue una experiencia de aprendizaje reveladora", dijo Chang-Graham. Como único estudiante de posgrado en el proyecto, tuve la oportunidad de interactuar con los investigadores principales y postdoctorados directamente y aprender cómo funciona la ciencia colaborativa y cómo combinarun papel como este ".
Este proyecto fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones F30 DK112563, U01 CA170930, R01 DK103759, U19 AI116497, R01 AI080656, R03 DK110270 y R01 DK115507, Baylor College of Medicine Seed Funding y Fonds de Recherche Québec.también fue financiado en parte por la subvención PHS de los Institutos Nacionales de Salud P30 DK056338 para el Centro de Enfermedades Digestivas del Centro Médico de Texas. Los Institutos Nacionales de Salud DK56338, CA125123 proporcionaron apoyo financiero adicional para el Núcleo de Microscopía Integrada del Baylor College of MedicineCPRIT RP150578, RP170719, el Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center y el John S. Dunn Gulf Coast Consortium for Chemical Genomics.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de Baylor . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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