超声波用于测量纤毛细胞的运动

圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St. Louis)的研究人员多年来一直在研究纤毛,以确定它们的功能障碍是如何导致不育和其他与纤毛相关疾病相关的疾病的。现在,科学家们将能够通过一种新方法更快地进行这些研究,这种新方法利用声波暂时捕获由纤毛推动的细胞,然后释放它们,在它们游走时测量它们的运动。

由机械工程与工程学院助理教授j·马克·米查姆(J. Mark Meacham)领导的跨学科团队McKelvey工程学院的材料科学教授和他实验室的学生们使用了声学微流体方法,在一个充满液体的小房间里使用超声波驻波来收集单细胞的绿藻细胞群,这是一种研究人类纤毛的模型生物。

所谓的声阱利用了细胞体的物质特性来保持它们的位置而不破坏它们。通过首先收集细胞,研究小组可以在几分钟内有效地分析数百个细胞。研究结果发表在2019年6月12日出版的《软物质》杂志的内封底上。

米查姆

米查姆说:“把它想象成一个由超声波场制造的小笼子。”“这些细胞试图找到逃跑的方法,但被构成笼壁的海浪推了回去。当墙被拆除后,它们就可以自由奔跑了。”

纤毛是排列在我们的肺、鼻子、大脑和生殖系统的细胞中微小的毛发状结构。它们被设计用来清除液体和微生物以保持人们的健康。然而,当它们出现故障时,可能会导致不孕、慢性中耳感染、脑积水和其他情况。

Susan Dutcher是圣路易斯华盛顿大学医学院的遗传学和细胞生物学及生理学教授,也是这篇论文的作者之一。她与C. reinhardtii及其数百种基因变体(或突变体)合作,研究纤毛行为和功能障碍。米查姆说,用目前手工追踪单个细胞的方法分析如此多的变异,将需要很长时间。

Minji Kim

米查姆说:“对达彻博士来说,根据游泳效果对她的细胞进行快速分类,并选择最感兴趣的细胞进行更费力、乏味和详细的分析,这很有用。”“这就是这种基于种群的方法的真正帮助之处,它允许我们在短时间内分析大量给定的突变体。”

在这项研究中,研究小组使用了来自达彻实验室的三种莱茵哈氏细胞的基因变体作为模型。

Meacham和论文第一作者、博士生Minji Kim共同开发了微流体芯片,该芯片足够小,可以将两个微流体芯片安装在1×3英寸的玻片上。在打开超声波之前,细胞通过连接到设备中心一个圆形腔室的进、出口通道进入和排出,这个腔室就像一个大的、开着的细胞握笔。Kim和Meacham将这些细胞插入设备的液体中,然后通过压电换能器激活超声波。超声波反射到腔室壁上,在圆形腔室内形成压力井,将细胞困在腔室中心形成一组。

在对细胞成像后,研究人员关闭超声波,有效地打开笼门,让细胞游走。

米查姆说:“这种声学陷阱使我们能够进行这种有趣的分析,这是我们无法用其他任何方法做到的。”“我们可以捕获并释放一个细胞群,对其进行分析,加载下一个细胞群,捕获、释放、分析并加载下一个细胞群,每个样本只需几十秒到一分钟的时间,就可以得到不同细胞类型游泳能力的分级测量结果。”

Meacham说,对扩散细胞的分析很容易自动化,因为游泳是从一个单一的位置开始的。单元格在释放单元格的连续图像中显示为黑色像素。细胞形状的变化与游泳速度有关。

“我们观察它们游泳一到三秒钟,一旦我们获得了这些图像,分析它们的过程就会自动进行,”Kim说。“我们可以用一种自动化的方式从大约50个细胞中获得运动测量,比跟踪单个细胞的速度快得多。”

米查姆说,最终,研究小组试图为研究人员提供一种工具,可以根据细胞的运动能力对细胞进行分类,无论是对C. reinhardtii突变体进行分类,还是对精子细胞的运动能力进行评估。


Kim M, Huff E, Bottier M, Dutcher S, Bayly P, Meacham, JM。用于快速评估细胞活力的声学捕集与释放。软物质,日期。DOI: 10.1039 / c9sm00184k。
这项研究的经费由国家科学基金会(CMMI-1633971)提供。
华盛顿大学圣路易斯分校(Washington University in St. Louis)麦凯维工程学院(McKelvey School of Engineering)通过一种新的融合范式,专注于智力方面的努力,并以优势为基础,尤其是在医学与健康、能源与环境、创业与安全等领域。96.5终身/终身和33个额外的全职教员,1361名本科生,1291名研究生和21000名校友,我们正在利用我们的伙伴关系与学术和行业合作伙伴——跨学科和世界各地,为解决21世纪最伟大的全球性挑战。

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甜菊糖的结构:甜菊糖是什么让它这么甜?

甜味剂甜菊是从甜菊叶中分离出来的,甜菊叶是一种多年生草本植物,原产于南美洲。来自Arts &的新研究科学报道了合成雷鲍迪甙A的酶的x射线晶体结构,雷鲍迪甙A是市面上甜叶菊甜味剂中的主要化合物。(图片:Christian Jung / Shutterstock)

圣路易斯华盛顿大学的一项新研究揭示了甜菊叶植物高强度甜味背后的分子机制。研究结果可用于开发新的无热量产品,而不会产生许多人联想到甜菊糖这种甜味剂的余味。

杰兹

虽然基因和蛋白质的生化途径负责甜叶菊合成几乎是完全已知的,这是第一次,蛋白质的三维结构,使瑞——或者,甜菊糖甙产品中的主要成分已经被发表,一篇新论文的作者在《美国国家科学院学报》上。

“如果有人糖尿病或肥胖,需要把糖从他们的饮食,他们可以求助于人工甜味剂制成化学合成(阿斯巴甜、糖精等),但所有这些‘off-tastes’与糖,和一些有自己的健康问题,”约瑟夫·杰兹说,生物学教授艺术和科学和新研究的主要作者。

“甜菊糖及其相关分子在植物中自然存在,比糖甜200多倍,”他说。“y’在中美洲和南美洲已经使用了几个世纪,对消费者来说是安全的。许多大型食品和饮料公司都在展望未来,并计划在未来几年通过各种项目来降低糖/卡路里,以满足全球消费者的需求。”

stevia研究人员结晶并解决了甜叶菊蛋白的结构。(图片:杰兹实验室)

研究人员通过x射线晶体学确定了RebA蛋白的结构。他们的分析显示了RebA是如何由一种关键的植物酶合成的,以及这种高强度甜味所需的化学结构是如何通过生物化学的方式构建的。

为了制造比单个葡萄糖分子甜200倍的东西,植物酶用三种特殊的糖装饰了一个核心萜烯支架。

然而,甜叶菊的这种特别甜的味道带来了一种不受欢迎的味道。

“对我来说,甜菊糖的甜味带有舔过的铝箔的余味,”杰斯说。许多消费者体验到这种轻微的金属余味。

他说:“这种味道是植物叶子中主要的分子所特有的:甜菊糖甙和RebA。”“正是它们的化学结构击中了舌头上的味觉感受器,触发了‘sweet和’,但它们也击中了触发其他味道的其他味觉感受器。”

“甜菊叶中含有丰富的RebA,它是第一个从甜菊叶中提取的产品,因为它很容易批量提纯。就叫它甜菊糖1.0吧。但在叶子中有其他相关的化合物,具有不同的结构,击中了‘sweet’没有回味。那些是甜菊叶2.0,它们会很大。”

卡洛琳·福赫特(Caroline Focht)在华盛顿大学(Washington University)的杰斯实验室(Jez laboratory)读本科时创作了一幅甜菊糖原画stevia

新发表的蛋白质结构信息有很多方法可以用来帮助改善甜味剂。

Jez说:“我们可以利用RebA蛋白的快照来指导蛋白质工程,来调整stevias中糖的类型和/或模式。”这可以用来探索‘sweet’和‘yuck之间的化学空间

“在其他植物中也有分子不是‘stevias’,但可以传递强烈的甜味,”他补充说。“我们可以利用甜菊叶植物的信息来找到这些细节。”


阅读更多:“支链葡萄糖苷生物合成的分子基础”,Soon Goo Lee, Eitan Salomon, Oliver Yu和Joseph M. Jez(2019)。美国国家科学院院刊。这项研究的一部分是在先进光子源的阿贡国家实验室结构生物学中心进行的,这是由芝加哥大学的一个国家用户设施,由能源部生物和环境研究资助办公室DE-AC02-06CH11357运作。

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解决冷凝之谜

在冬天,当进入一个温暖的建筑物时,冷凝物可能会毁坏木质咖啡桌或使玻璃杯起雾,但这并不是所有的不便之处;冷凝蒸发循环具有重要的应用价值。

Weisensee

水可以从“稀薄的空气”中获取,也可以通过冷凝的方式从海水淡化厂的盐中分离出来。由于冷凝液滴蒸发时会带走热量,这也是工业和高性能计算领域冷却过程的一部分。然而,当研究人员观察凝结的最新方法,他们看到了一些奇怪的现象:当一种特殊类型的表面覆盖着一层薄薄的油,似乎凝聚水滴随机飞过表面在高速度,与更大的水滴,合并模式而不是由重力引起的。

”的机械工程和机械工程助理教授帕特丽夏·韦森塞说:“就它们自身的相对尺寸而言,它们相距太远。”这些液滴的直径小于50微米圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的材料科学。

we’我们都在以每秒1毫米的速度向更大的水滴移动

Peng Bai小水滴向大水滴移动。(动画:Weisensee实验室)

Weisensee和她实验室的博士生孙建兴(音译)已经确定,这种看似不稳定的运动是作用在液滴上的毛细力不平衡的结果。他们还发现,液滴的速度与油的粘度和液滴的大小有关,这意味着液滴的速度是可以控制的。

他们的研究结果发表在《软物质》杂志的网络版上。

“他们为什么要搬家?”

在工业中最常见的冷凝形式中,水蒸气冷凝在表面上形成一层厚厚的液体。这种方法被称为“膜状”冷凝。但另一种方法被证明在促进冷凝和随之而来的热量转移方面更有效:水滴状冷凝。

它被用于传统的疏水表面——那些排斥水的表面,例如不粘锅上的聚四氟乙烯涂层。然而,当暴露在热蒸汽中时,这些传统的不润湿表面会迅速退化。相反,几年前,研究人员发现,在粗糙或多孔疏水表面注入润滑油,如机油,会导致更快的凝结。重要的是,这些注入润滑油的表面(LIS)导致了高度流动和更小的水滴的形成,当涉及冷凝和蒸发时,这些水滴负责大部分的传热。

然而,在这个过程中,表面水滴的运动似乎不稳定——而且速度很快。维森泽说:“就它们的体积而言,它们移动的速度非常快。

问题是他们为什么要搬家?“”

维森西和她的团队利用高速显微镜和干涉术观察了整个过程,他们能够辨别出发生了什么,以及液滴大小、速度和油粘度之间的关系。

他们创造了水蒸气,并观察表面形成的小水滴。” Weisensee说:“第一个过程是小水滴凝聚成大水滴。毛细管力使油滴长大并覆盖在液滴上,形成半月板——不是膝盖肌肉,而是围绕液滴的一层弯曲的油。

石油在不停地移动,试图保持平衡,因为它覆盖了表面不同地方不同大小的液滴——如果一个大液滴在这里形成,半月板就会在它上面伸展,导致油层在其他地方收缩。收缩区域的任何小水滴都会迅速被拉向较大的水滴,从而导致富油和贫油地区。

在这个过程中,较大的液滴基本上在清除空间,这反过来为更多的小液滴的形成提供了空间。

注意到在“oil-poor”区域形成了较小的液滴。(动画:Weisensee实验室)

由于大部分的传热(约85%)是通过这些小水滴进行的,所以使用LIS进行水滴冷凝应该是一种更有效的散热和从蒸汽中获取水分的方法。由于水滴非常小,直径小于100微米,所以可以在更小的区域凝结。

还有一个好处。在“传统的”凝结过程中,重力是一种清除表面水分的力量,为新水滴的形成创造空间。表面是垂直放置的,水只是简单地流出。由于毛细管力在滴状冷凝充液表面起作用,所以表面的方向无关紧要。

她说,“它可能会被用于个人设备,”那里的定位在不断变化,“或者在太空中。”魏则西说,由于整个过程比传统的冷凝更有效,“这可能是一种不依赖重力清理空间的好方法。”

接下来,Weisensee的团队将测量传热,以确定在LIS上滴状冷凝过程中,更小的水滴是否更有效。他们还计划研究不同的表面,以最大限度地提高液滴的运动。


华盛顿大学圣路易斯分校(Washington University in St. Louis)麦凯维工程学院(McKelvey School of Engineering)通过一种新的融合范式,专注于智力方面的努力,并以优势为基础,尤其是在医学与健康、能源与环境、创业与安全等领域。96.5终身/终身和33个额外的全职教员,1361名本科生,1291名研究生和21000名校友,我们正在利用我们的伙伴关系与学术和行业合作伙伴——跨学科和世界各地,为解决21世纪最伟大的全球性挑战。

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免疫细胞决定某些肿瘤的生长速度

当细胞摆脱束缚,开始失控地繁殖时,就会产生肿瘤。但是一项新的研究发现,肿瘤的生长速度并不仅仅取决于癌细胞分裂的速度。

美国圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员通过对老鼠的脑瘤进行研究,发现原本可以保护身体抵御疾病的免疫细胞有时也会被诱导为肿瘤细胞提供帮助和安慰。研究人员发现,肿瘤吸收的免疫细胞越多,其生长速度就越快。

这项研究结果发表在5月29日的《神经肿瘤学》(neurooncology)杂志上。研究表明,针对免疫系统细胞的治疗可能会减缓患有1型神经纤维瘤病(NF1)遗传疾病的人的脑瘤生长。

资深作者David H. Gutmann博士,医学博士,Donald O. Schnuck家族神经学教授,华盛顿大学神经纤维瘤病中心主任说:“这已经不仅仅是关于肿瘤细胞了。”“这也与肿瘤环境中发生的事情有关,正是肿瘤环境推动了脑癌的生长。这给我们提供了另一种方法来攻击这些肿瘤,而不仅仅是杀死癌细胞,也就是阻断肿瘤细胞和免疫系统细胞之间的通讯。”

虽然NF1患者通常会因为皮肤上的胎记而去看医生,但他们患肿瘤的风险也会增加。儿童中最常见的一种肿瘤是一种叫做视神经胶质瘤的低度脑瘤,它影响连接大脑和眼睛的视神经。其中一些肿瘤会导致视力下降。

不幸的是,NF1是一种众所周知的可变疾病。肿瘤医生无法预测什么样的一个人将开发,这些肿瘤的成长速度,或什么类型的肿瘤会导致医疗问题——所有的这一切使得医生很难决定什么时候需要接受化疗的肿瘤,当它是安全的直接观察和等待。

为了更好地理解为什么有些肿瘤生长得比其他肿瘤快,第一作者郭晓凡,医学博士,古特曼研究实验室的研究生,在小鼠基因组的NF1基因和其他地方创造了五种具有不同基因变化的小鼠品系。

这五种毒株在肿瘤的发育和生长方面差异很大。其中三个品系的小鼠在大约3个月大时开始长肿瘤,其中一个品系的小鼠肿瘤生长特别快。第四组老鼠在6个月大时才长出肿瘤,而第五组老鼠中只有四分之一的老鼠长出了视神经上的脑瘤。

当研究人员从小鼠身上分离出肿瘤细胞并将它们放在培养皿中培养时,他们发现肿瘤细胞的生长几乎没有什么不同。无论肿瘤细胞发生何种突变,癌细胞的生长速度和其他特性都非常相似。

与小鼠肿瘤整体增殖相关的是肿瘤内存在两种免疫细胞——小胶质细胞和T细胞。郭和前博士后研究员袁潘博士发现,肿瘤细胞本身释放的免疫系统蛋白吸引免疫细胞到肿瘤上。

古特曼同时也是遗传学、神经外科和儿科学教授。

研究人员现在正试图利用肿瘤细胞和免疫系统细胞之间的这种关系,寻找治疗NF1患者脑肿瘤的新方法。一种策略是通过阻止小胶质细胞或T细胞向癌细胞提供支持来减缓肿瘤的生长。然而,一个更有野心的策略是重新编程T细胞,不再帮助肿瘤细胞生长。

古特曼说:“我们的想法是利用T细胞作为特洛伊木马。“这些都是目前正在进行的实验:我们试图改变T细胞,使它们进入大脑时,不是促进肿瘤生长,而是将其关闭。”


郭X,潘Y,古德曼DH。基因和基因组的改变通过肿瘤干细胞特异性趋化因子募集T细胞和小胶质细胞,不同程度地决定了低级别胶质瘤的生长。Neuro-Oncology。2019年5月29日。DOI: 10.1093 / neuonc / noz080
这项工作由国家癌症研究所资助,资助号为1-R01-CA195692-01;美国国家神经疾病和中风研究所(National Institute of neurodisorders and Stroke)向DHG提供的资助编号为1-R35-NS07211-01,向希望中心病毒载体核心和基因组技术访问中心(Genome Technology Access Center)提供的资助编号为UL1-TR000448。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教职员工也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣托马斯医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位,在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作,医学院与BJC HealthCare建立了联系。

最初由医学院出版

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生物标志物可以预测哪些胰腺囊肿可能癌变

在美国,每年有4.5万多人死于胰腺癌,这主要是因为胰腺癌被发现太晚,无法通过手术切除或阻止癌细胞的扩散。

胰腺囊肿有时会发展成侵袭性癌症,这取决于囊肿的类型,但这种生长通常不是癌症,这给通过CT和MRI扫描发现囊肿的医生带来了难题。切除胰腺囊肿的手术通常很复杂,因此需要新的工具来确定哪些囊肿最有可能发展成癌症,哪些不会。

现在,由圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员领导的一个多中心小组在鉴别可能癌变的囊肿方面迈出了一大步。通过检测囊肿液中的生物标志物(抗体mAb das1),研究人员能够以95%的准确率识别出可能癌变的胰腺囊肿。目前的临床指南只有74%的准确性。

这项新研究发表在6月5日的《胃肠病学》杂志网络版上。

第一作者Koushik K. Das医学博士是华盛顿大学胃肠病学的助理教授,他说:“有些囊肿有可能发展成胰腺癌,所以有人认为我们应该谨慎行事,切除囊肿。”“但是胰腺手术很复杂。它通常需要切除脾脏、胃的一部分、小肠和胆管。在理想的情况下,我们只会对那些胰腺囊肿有可能发展成癌症的人进行手术。事实上,我们可能不会给一些需要手术的人做手术,有时在没有癌症的情况下也会做手术,因为我们处理的是不精确的信息。”

Das的数据显示,在50岁至70岁的患者中,约有2%至4%可能患有胰腺囊肿,而80岁以上的患者这一比例将上升至8%至9%。绝大多数患者没有症状,因此,当检测到囊肿,医生不得不决定是否要进行手术,知道一个典型的病人70岁以上可能有其他不相关的严重的医学问题,如心、肺或肾脏疾病,让他们不到理想的候选人主要腹部手术。

虽然手术可以有效地去除癌前囊肿,但1%到2%的患者无法存活。手术并发症的发生率从30%到60%不等。达斯说,这些是高风险的手术,以消除囊肿,可能是无害的。

在这项新的研究中,Das与来自波士顿麻省总医院、巴尔的摩约翰霍普金斯医学院、纽约纪念斯隆凯特琳癌症中心和新泽西州罗格斯-罗伯特伍德约翰逊医学院的合作者合作。

研究小组从169名接受胰腺囊肿切除手术的患者的囊肿中收集液体。研究人员分析了这种液体,用一种测试来检测das1抗体生物标志物。在以前的研究中,该生物标记物与胰腺癌的高癌变风险有关。在这项新的研究中,研究人员发现,在预测这些胰腺囊肿患者的癌症风险方面,生物标志物比目前的任何方法都更准确。

Das解释说,下一步是看生物标志物能否在病人接受手术前识别出可能癌变的胰腺囊肿。Das是一名胃肠病学家,正在使用内窥镜超声来区分胰腺癌的危险患者和那些囊肿通常不构成威胁的患者。当病人处于麻醉状态时,他将一根带有摄像机的软管从口腔插入腹部。

Das

他说:“在这个范围的末端是一个超声探头,它可以让我们看到胰腺。”“然后,在超声波的指导下,我们可以将一根针插入囊肿,收集液体,进行das1检测,并评估癌症风险。”

Das两年多来一直在收集流体样本,以便开始收集足够多的样本来验证该测试。

达斯说:“许多囊肿,如果不是大多数,可能应该单独处理。”“但我们这么做是有风险的,因为我们可能会错过患有癌症的人。如果我们有更好的生物标志物,我们就不必依赖不完善的临床和影像学信息。”

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为了对抗结核病感染,早期保护至关重要

在结核病(TB)细菌感染人体后的最初几天,一系列免疫细胞被激活以对抗感染。根据圣路易斯华盛顿大学医学院和南非夸祖鲁-纳塔尔省非洲健康研究所的一项新研究,现在,研究人员已经确定了一种主细胞,可以在关键的早期协调人体的免疫防御。

这项研究结果发表在6月5日的《自然》(Nature)杂志上。研究表明,增强这种细胞的活性,可能有助于防止这种致命细菌在肺部站稳脚跟,并减少每年数千万的新感染病例。

Khader

“对结核病细菌的免疫反应取决于这种细胞的早期反应,这为结核病控制开辟了一条全新的道路,”该研究的共同高级作者、医学院分子微生物学系临时系主任Shabaana Abdul Khader教授说。“现在我们可以开始考虑如何瞄准这种细胞,帮助身体在细菌有机会建立自己之前将其消灭。”

根据世界卫生组织的数据,2017年约有150万人死于结核病,使结核病成为全球最致命的传染病。虽然有一种疫苗,但它只能很好地预防儿童中更严重的疾病,而对年龄较大的儿童和成人效果较差。尽管疫苗被广泛使用,但仍未能阻止结核病的传播,全球四分之一的人口感染了结核病细菌。

“最近几次疫苗试验的积极结果使这成为从事结核病免疫学工作的一个令人兴奋的时刻,”非洲卫生研究所教员、联合高级作者Alasdair Leslie说。“我们对导致结核病的细菌与人类之间的相互作用了解得越多,我们就越有可能在这些成果的基础上继续努力,战胜这种致命的流行病。”

疫苗的设计目的是通过向适应性免疫细胞提供这些微生物的片段来警告免疫系统有关危险的微生物。这些细胞会记住它们所见过的东西,并在这些微生物出现时迅速做出反应——理想情况下,是在这些微生物繁殖并导致疾病之前。但就结核病而言,单凭适应性免疫,即使接种了疫苗,也可能太慢,无法保护人们。

埃塞俄比亚莱斯利和他的同事——包括co-first作者阿曼达Ardain,莱斯利的实验室的研究生,和Racquel Domingo-Gonzalez Shibali Das,博士后研究人员在埃塞俄比亚的实验室,研究动物和人识别和蛋白质,保护身体的免疫细胞对抗结核细菌感染后的第一天。

他们发现,被称为第3组先天淋巴细胞(ILC3)的细胞在感染的前两周起着关键作用。ILC3细胞属于免疫系统的固有分支,它可以检测和响应体内的外来入侵者。生物学家长期以来一直认为,先天免疫系统缺乏对特定微生物的记忆,但最近的研究表明,一些先天免疫细胞可能有记忆。

实验表明,在感染后的五天内,ILC3细胞出现在肺部,它们在肺部释放化合物,激活和吸引其他免疫细胞。到达的细胞包括其他的天然免疫细胞——它们携带有杀菌武器——以及引导和增强天然免疫细胞杀伤潜能的适应性免疫细胞。免疫细胞一起包围细菌并摧毁它们。

在缺乏ILC3细胞的小鼠中,免疫反应被延迟,难以启动。激活的化合物被释放得更晚,免疫细胞到达肺部的速度更慢,细菌没有被免疫细胞吞噬,因此,小鼠的病情更严重,肺部有更多的结核病细菌。当研究人员给缺乏自身ILC3细胞的小鼠注入ILC3细胞时,它会启动免疫反应,而细菌数量从来没有增长得很高。

同时也是病理学和免疫学教授的Khader说:“这些先天淋巴细胞似乎协调了所有的早期下游免疫反应,包括先天免疫反应和适应性免疫反应,这些都是控制感染所需要的。”

在患有结核病的人和动物中,ILC3细胞聚集在肺部,尤其是在包围并杀死细菌的免疫结构中。在人们成功地接受抗生素治疗后,ILC3细胞在他们的血液中变得更加丰富,这表明肺部不再需要这些细胞来对抗感染。

疫苗开发人员在很大程度上忽视了先天免疫系统,因为人们认为先天免疫系统缺乏记住特定微生物的能力。但最近的研究表明,先天免疫细胞可能有记忆,或者可以被训练得更有效,从而增强身体的先天免疫防御,并提供广泛的保护。结核病疫苗——即卡介苗疫苗——是一个世纪前开发的,旨在针对适应性免疫系统。但是现在人们认为它的部分作用是通过训练先天免疫系统。

卡德尔说:“接种卡介苗疫苗的儿童今后几年不仅可以预防结核病,还可以预防许多不同的传染病和癌症。”“与未接种疫苗的儿童相比,他们因各种原因患病和死亡的比例都更低。我们不想取代卡介苗,但我们或许可以找到一种化合物,当卡介苗的效果开始消退时,我们可以用它来提高接种过疫苗的儿童的免疫力。”

哈德的研究小组已经开始筛选一系列化合物,寻找能够增强ILC3活性并在感染后的最初几天内驱动更强免疫反应的化合物。

Khader说:“肺内的ILCs是可训练的还是有记忆的,以及训练或记忆能持续多久,仍然是一个悬而未决的问题。”“但如果我们能训练它们,让这些细胞群做好进入肺部的准备,这可能是我们制造更有效结核病疫苗的一种方法。”

莱斯利补充说:“这项研究是南非和美国科学家之间的杰出合作,并完美地说明了汇集各大洲的专业知识来推进结核病科学的力量。”


Ardain, Domingo-Gonzalez R, Das, Kazer西南,霍华德数控,辛格,艾哈迈德·M Nhamoyebonde年代,Rangel-Moreno J, Ogongo P L, Ramsuran D, de la Luz Garcia-Hernandez M, Ulland T, Darby M,公园E, F卡里姆,Melocchi L, Madansein R, Dullabh KJ,邓拉普米,Marin-Agudelo N, Ebihara T, Ndung ‘u T, Kaushal D,宾,咨询JK, Steyn说,祖尼加J,霍斯耐尔(paul Horsnell) W, Yokoyama W, Shalek AK, Kløverpris HN,报摊M,莱斯利,埃塞俄比亚SA。第三组先天淋巴细胞介导早期抗结核保护性免疫。大自然。2019年6月5日。DOI: 10.1038 / s41586 – 019 – 1276 – 2
这项工作由美国国立卫生研究院(NIH)支持,资助号HL105427, ai11194 -02, AI123780, AI134236-02, T32 HL 7317-39, T32- ai007172, U19 AI91036, 5U24AI118672;国家心肺血液研究所,批准号T32 HL007317-37;斯蒂芬·i·莫尔斯奖学金;罗切斯特大学医学系;塞尔学者计划;贝克曼青年调查项目;斯隆化学奖学金;比尔和梅林达·盖茨基金会;雷根研究所正是从;国家科学基金研究生奖学金;休·汉普顿青年纪念基金奖学金。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教职员工也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣托马斯医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位,在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作,医学院与BJC HealthCare建立了联系。

最初由医学院出版

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一度被认为是无性繁殖的单细胞寄生虫在这种行为中被捕获

即使是单细胞生物也会时不时地渴望伴侣。

利什曼原虫是一种单细胞寄生虫,会引起皮肤和内脏器官的感染。但偶尔,研究人员也发现了携带利什曼原虫不止一个毒株(甚至不止一个物种)遗传物质的杂交寄生虫,这表明某种基因混合正在发生。

现在,位于圣路易斯的华盛顿大学医学院和美国国立卫生研究院(NIH)的研究人员发现,这种杂交的利什曼原虫可以彼此交配,产生可生育的后代,这些后代携带父母双方的基因——这是一个真正的有性生殖周期的迹象。研究人员希望利用他们的基因重组作为一种工具,来发现与利什曼病毒性有关的基因。

“我们想知道的是,为什么一种毒株会引发一种温和的疾病,而另一种毒株会引发一种致命的疾病,或者寄生虫是如何逃避免疫反应的,”该研究的共同高级作者、医学院分子微生物学教授斯蒂芬•贝弗利(Stephen Beverley)表示。“通过产生具有不同特征的后代,我们可以识别出导致严重疾病或免疫抵抗的基因。这可能是朝着更好的治疗或预防迈出的一步。”

这些发现可以在公共科学图书馆遗传学网站上找到。

在热带国家,每年有100多万人因感染沙蝇而感染利什曼原虫。大多数人在被咬伤的部位会出现毁容但不会危及生命的皮肤损伤。但是,如果这种寄生虫传播到内脏器官,它就会导致一种叫做内脏利什曼病的疾病,每年夺去3万多人的生命。

贝弗莉和她的同事们,包括长期合作者和文章的第二作者大卫·萨克斯的胞内寄生虫生物学部分国家过敏症和传染病研究所的美国国立卫生研究院,2009年发现了线索,寄生虫可以交配和生产杂交后代,来自父母双方的基因的混合体。

只有杂种的存在并不能证明一个真正的性周期。例如,密苏里骡子是驴和马的杂交品种,强壮有力,但不能生育。科学家需要能够研究第二代基因,以确定导致疾病或干扰人体免疫反应的基因。为了查明杂交寄生虫是否具有繁殖能力,联合高级作者萨克斯、贝弗利和同事们分析了杂交后代的遗传模式,其中包括美国国立卫生研究院(NIH)前研究员埃胡德•英巴尔(Ehud Inbar)和美国国立卫生研究院(NIH)生物信息学专家贾汉赫尔•沙克(Jahangheer Shaik)。

由于寄生虫只在沙蝇的肠道内交配,研究人员用两种利什曼原虫的混合物喂养沙蝇,从而创造出杂交后代。正常情况下,人类23条染色体中的每条都只携带两份拷贝,但是利什曼原虫染色体的拷贝数量是不同的。通常,他们的染色体大多是成对的,但也有少数染色体可能出现在三个或更多的副本中。在之前的研究中,研究人员发现杂交后代继承了大多数染色体的两份拷贝,一份来自双亲。但是,如果它们的父母携带一个特定染色体的额外拷贝,这种杂交寄生虫可以继承第三个、第四个甚至第五个拷贝。

为了测试杂交寄生虫是否具有繁殖能力,研究人员给沙蝇喂食一种混合了其亲本菌株或外部菌株的杂交寄生虫。他们发现,杂交寄生虫会产生自己的后代,而后代通常会从父母双方各继承一条染色体,这与真正的有性繁殖是一致的。后代的染色体也显示出广泛的基因重组迹象,这意味着父母一方染色体上的DNA片段与另一方染色体上的DNA片段发生了交换,这是另一个真正有性繁殖的标志。

通过研究杂交寄生虫及其重组后代,研究人员将能够绘制出与致病和抵抗免疫反应有关的基因染色体上的位置。这样的基因图谱将有助于理解为什么有些菌株比其他菌株导致更严重的疾病,以及如何增强对寄生虫的免疫反应。

贝弗利说:“好消息是我们用新的基因组合产生了后代,这对我们的目标来说是完美的。”“不太好的消息是,我们只能得到少量的病毒,这些病毒足以确定它们的繁殖能力,但不足以绘制出高分辨率的毒力基因图谱。”

斯蒂芬·贝弗利帮助领导了一项研究,该研究发现利什曼原虫是一种单细胞寄生虫,能够有性繁殖。(图:马特·米勒/华盛顿大学医学院)

研究人员现在正试图找出杂交寄生虫很少能成功交配的原因。

“如果你是一种微生物,你有一个成功的基因组合,让你茁壮成长,你将无性繁殖的大部分时间,因为为什么要破坏一件好事?””贝弗莉说。“但即便如此,你可能还是想时不时地把事情搞混,看看新的基因组合能否更成功。”所以微生物有适当的机制通过有性繁殖来重新洗牌它们的遗传物质,但也有机制来防止太多的重新洗牌,这样它们就能保持获胜的基因组合,并限制近亲繁殖。如果我们能找出是什么限制了我们实验中的杂交寄生虫的交配,我们很可能会发现生殖生物学的一些新东西。更妙的是,我们或许能够将其转化为我们自己的目的,并学会如何创造超级多产的杂交寄生虫。然后我们可以用它们来找出我们需要知道的关于它们如何引起疾病的信息。”


Inbar E, Shaik J, Iantorno SA, Romano A, Nzelu CO, Owens K, Sanders MJ, Dobson D, Cotton JA, Grigg ME, Beverley SM, Sacks D。公共科学图书馆遗传学。2019年5月15日。DOI: 10.1371 / journal.pgen.1008042
这项工作由美国国立卫生研究院(NIH)支持,资助号为R01 AI031078和R01 AI029646;威康信托基金通过其对威康桑格研究所的核心支持,资助编号为206194;以及国家过敏和传染病研究所的校内研究项目。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教职员工也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣托马斯医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位,在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作,医学院与BJC HealthCare建立了联系。

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致命的蜱传病毒通过实验药物在老鼠身上治愈

只有少数新发现的波旁病毒病例被报道,其中两例以死亡告终,部分原因是这种由蜱虫传播的疾病没有特定的治疗方法。现在,位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员发现了一种实验性抗病毒药物,可以治疗感染这种潜在致命病毒的老鼠。这种名为favipiravir的药物在日本获得批准,但美国没有批准用于治疗流感病毒。

该论文的资深作者、医学助理教授Jacco Boon说:“没有这种流感药物,100%受感染的老鼠死亡,而有了这种治疗,100%的老鼠存活了下来。”“到目前为止,医生们还没有任何治疗波旁病毒的方法。我们发现了一些有效的方法,至少对老鼠有效,这表明流感抗病毒药物是一个开始寻找波旁威士忌治疗方法的好地方。”

这项研究结果发表在6月13日的《公共科学图书馆·病原体》杂志上。

波旁病毒于2014年首次在堪萨斯州一名此前健康的中年男子身上发现。这名男子抵达医院时出现了类似流感的症状,并有被蜱虫叮咬的历史。医生认为他患有埃利希希病,这是一种由蜱虫传播的细菌感染,会引起类似的症状,经常影响中西部地区的人们,于是让他开始服用抗生素。但这名男子的病情继续恶化,医生们对他进行了进一步的检测,结果呈阴性。在他死后11天,他的血液样本被送到了疾病控制和预防中心(CDC)专门研究神秘感染的专家那里。美国疾病控制与预防中心的研究人员发现了一种新病毒,并以患者所在的县命名为波旁威士忌。

2017年,圣路易斯地区出现了第二例病例,一名妇女来到圣路易斯的巴尼斯犹太医院,抱怨发烧、疲劳和身体疼痛。华盛顿大学传染病专家、医学助理教授珍妮·权杜(Jennie Kwon)与疾病控制与预防中心合作,确定波旁病毒(与流感病毒相似)是病因。

“我们能够告诉病人和她的家人,我们已经确定了她的病因,但不幸的是,目前还没有抗病毒治疗,”Kwon说。“团队尽了最大努力提供支持性护理,但不幸的是,她没有活下来。”

这名妇女的病例引起了布恩的注意。布恩是一名流感病毒研究人员,与权相权和其他传染病医生一起工作。由于流感病毒是波旁病毒的远亲,布恩和他的同事们开始研究是否有任何已批准或正在开发的用于流感的药物可以阻止波旁病毒。

研究人员很快将潜在药物的范围缩小到一种药物——favipiravir——它可以抑制病毒繁殖所需的一种关键蛋白质。其他现有的流感药物不太可能奏效,因为它们针对的是流感病毒中与波旁病毒不同的部分。

由于波旁病毒感染很罕见,布恩和他的同事们无法研究这种潜在的药物在人体中的应用。相反,他们用一种免疫系统较弱的老鼠感染了这种病毒,因为健康的老鼠能够抵抗这种病毒。所有免疫缺陷小鼠在注射病毒6至8天后死亡。

在另一项实验中,研究人员用流感药物或安慰剂对受感染的老鼠进行了8天的治疗。当小鼠同时或在感染病毒后的一天内服用抗病毒药物时,所有小鼠都存活了下来,但没有明显患病。相比之下,接受安慰剂的感染小鼠无一存活。当研究人员在感染病毒三天后给予抗病毒治疗时——此时老鼠看上去已经病了,体重也减轻了——所有接受治疗的老鼠都恢复了健康。

美国疾病控制与预防中心(CDC)表示,在中西部地区,蜱虫传播感染是一个日益严重的问题。虽然很少有人被诊断出患有波旁病毒——俄克拉荷马州发现了第三例存活下来的患者——但可能有更多的人接触过这种病毒,但他们的病情还没有严重到最终住院的程度。

布恩同时也是分子微生物学、病理学和免疫学的助理教授。“蜱虫一直在这里,现在我们知道波旁病毒就在这个区域。可能一直都有人感染了波旁病毒,我们只是不知道之前是什么病毒。”

由于favipiravir没有得到FDA的批准,美国的医生能否为他们的病人获得这种药物还不清楚。研究人员说,预防波旁病毒的最佳方法是,在户外活动后,穿上驱蚊剂、长裤和袖子,并定期检查蜱虫叮咬的情况。


布里克特尔,沙菲丁M,冈德AP,雅诺夫斯基AB,赵g,威廉姆斯GD,贾格尔BW,钻石女士,贝利T,权JH,王D,恩ACM。法维吡拉韦对波旁病毒小鼠的治疗作用。PLOS病原体。2019年6月13日。DOI: 10.1371 / journal.ppat.1007790
这项工作由美国国立卫生研究院(NIH)资助,资助号为R01-AI118938和R21-AI137450;儿童探索研究所,资助编号PD-II-2018-702;以及国家过敏和传染病研究所,培训拨款编号T32 AI007172。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教职员工也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣托马斯医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位,在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作,医学院与BJC HealthCare建立了联系。

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从幼鼠体内提取血液成分后,老年小鼠衰老延迟

根据圣路易斯华盛顿大学医学院的一项研究,新的研究发现了一种新的方法来避免衰老的有害影响。

研究表明,幼鼠血液中富含的一种蛋白质对保持幼鼠健康起着至关重要的作用。随着年龄的增长,这种蛋白质在小鼠和人类体内的水平会下降,而胰岛素抵抗、体重增加、认知能力下降和视力下降等健康问题会增加。用从年轻老鼠身上获得的蛋白质补充老年老鼠,似乎可以减缓健康状况的下降,并将老年老鼠的寿命延长约16%。

这项研究发表在6月13日的《细胞代谢》杂志上。

循环蛋白是一种叫做珐琅质的酶,它在细胞制造能量的过程中协调了一个关键步骤。随着年龄的增长,身体细胞产生这种被称为NAD的燃料的效率越来越低,而NAD是保持身体健康所必需的。华盛顿大学(Washington University)的研究人员发现,在老年小鼠体内补充珐琅酮,似乎是提高NAD燃料产量、防止衰老的一种途径。

“我们发现了一条通往健康衰老的全新途径,”资深作者今井信一郎医学博士、发育生物学教授说。“我们可以从年轻老鼠的血液中提取珐琅质,并将其注入老年老鼠体内,发现老年老鼠的健康状况有了显著改善,包括身体活动增加和睡眠质量改善,这是非常显著的。”

Imai长期以来一直在研究衰老,用老鼠来代替人类。与其他研究关注于输血从年轻小鼠全血老老鼠,Imai集团增加血液水平的一个组件,eNAMPT,并显示其深远的影响,包括改善胰岛素分泌,睡眠质量,光感受器功能的眼睛,对记忆和认知功能性能测试,以及增加在一个轮子上运行。Imai的研究小组还展示了其他提高全身组织中NAD水平的方法。最值得注意的是,研究人员研究了口服一种名为NMN的分子的效果。NMN正在进行人体临床试验。

Imai说:“我们认为人体有很多冗余系统来维持正常的NAD水平,因为这非常重要。”“我们的研究和其他人的研究都表明,随着年龄的增长,幸福感决定着我们的寿命和健康程度。由于我们知道NAD会随着年龄的增长而不可避免地下降,无论是在蠕虫、果蝇、老鼠还是人身上,许多研究人员都对寻找可能在我们变老时维持NAD水平的抗衰老干预措施很感兴趣。”

Imai的研究表明,下丘脑是全身衰老的一个主要控制中心,它在很大程度上是由珐琅酮(eNAMPT)控制的,珐琅酮从脂肪组织释放到血液中。下丘脑控制体温、口渴、睡眠、昼夜节律和激素水平等重要过程。研究人员已经证明,下丘脑在释放脂肪组织后,利用珐琅质通过血液进入大脑,从而产生NAD。他们还表明,这种珐琅是携带在称为细胞外囊泡的小颗粒。随着血液中珐琅质水平的下降,下丘脑失去了正常运作的能力,寿命缩短。

在一项有趣的发现中,Imai和第一作者吉田光国(Mitsukuni Yoshida, Imai实验室的博士生)发现,血液中的珐琅含量与老鼠的寿命高度相关。瓷釉越多,寿命越长,瓷釉越少,寿命越短。

研究人员还发现,将珐琅给正常的老老鼠可以延长寿命。所有接受盐水作为对照的小鼠在881天前死亡,大约2.4年。在接受珐琅治疗的老鼠中,有一只在撰写本文时还活着,寿命超过1029天,大约2.8年。

Imai说:“我们可以根据老鼠体内珐琅质循环水平,以惊人的准确性预测它们的寿命。”“我们还不知道这种关联是否存在于人类中,但它确实表明,珐琅质水平应该进一步研究,看看它是否可以作为一种潜在的衰老生物标志物。”

该研究还发现了珐琅蛋白水平的性别差异,雌性老鼠始终表现出较高的酶水平。

Imai说:“我们很惊讶地发现,接受幼鼠搪瓷的老鼠会和接受生理盐水作为对照的老鼠会有如此巨大的差异。”“这些是没有特殊基因修饰的老老鼠,当补充珐琅时,它们的跑轮行为、睡眠模式和外表——例如,更厚、更闪亮的皮毛——与年轻老鼠相似。”

Imai和他的同事,包括合著者Rajendra Apte,医学博士,Paul A. Cibis眼科和视觉科学杰出教授,注意到珐琅质也存在于人类细胞外囊泡中。因此,未来的研究应该研究低水平是否与老年人的疾病有关,以及在细胞外囊泡中补充珐琅铂是否可以作为老年人的抗衰老干预措施,他们说。


这项工作由糖尿病研究中心资助,资助编号为P30 DK020579;及营养肥胖研究中心,资助编号P30 DK56341。这项工作主要由国家老龄研究所资助,资助编号为AG037457和AG047902;美国老龄化研究联合会和田中基金。本研究的一部分也在NCRR赠款C06 RR015502支持的设施中进行。进一步的支持由jsp KAKENHI提供,授权号JP18H03186;冠名,资助编号JP18gm5010001h0001;武田科学基金会;以及美国国家老年病学和老年学中心的长寿科学研究基金(28-47)。Imai和Satoh还在日本医学研究与发展机构(AMED)组织的阐明和控制衰老和长寿机制的项目中进行合作。智力及发展残疾研究中心(资助编号U54 HD087011)提供进一步的支援;NIH R01 EY019287, P30 EY02687, Vision Core Grant;斯塔尔基金会;卡尔·马歇尔·里维斯和米尔德里德·奥尔曼·里维斯基金会;比尔和艾米丽·库兹玛为视网膜研究提供家庭礼物;“防止失明研究”颁发的“医学奖”和“纳尔逊信托奖”;杰弗里·福特创新基金;Thome基金会;华盛顿大学医学院眼科和视觉科学系的一项不受限制的防止失明研究基金。进一步的支持是由华盛顿大学医学科学家培训项目提供的,NIH资助编号为T32 GM007200;华盛顿大学临床与转化科学研究所,资助编号UL1 TR002345和TL1 TR002344;以及玻璃体视网膜手术基金会。Apte是Metro Midwest Biotech的联合创始人。其他所有作者都没有经济利益。
Yoshida M, Satoh A, Lin JB, Mills KF, Sasaki Y, Rensing N, Wong M, Apte RS, Imai s。细胞的新陈代谢。2019年6月13日。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教职员工也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣托马斯医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位,在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作,医学院与BJC HealthCare建立了联系。

最初由医学院出版

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2019/06/aging-delayed-in-older-mice-given-blood-component-from-young-mice/

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阿尔茨海默氏症缺少联系,回答大脑衰退的提示

早在阿尔茨海默氏症出现症状的几年前,两种破坏性的蛋白质就已经在大脑中悄然聚集:β-淀粉样蛋白和tau蛋白。淀粉样蛋白团首先积聚,但tau尤其有害。一旦tau蛋白缠结出现,脑组织就会死亡,引发混乱和记忆丧失,而这正是老年痴呆症的特征。

现在,位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员发现,这两种蛋白质之间的联系可能存在于大脑的免疫细胞中,这些细胞围绕着淀粉样蛋白团。他们报告说,如果免疫细胞衰退,淀粉样蛋白团块或斑块会伤害附近的神经元,并创造一个有毒的环境,加速tau蛋白缠结的形成和扩散。

这项研究结果发表在6月24日的《自然神经科学》杂志上。他们认为,增强这种被称为小胶质细胞的免疫细胞的活性,可以减缓或阻止tau蛋白缠结的增殖,并有可能延缓或预防老年痴呆症。

“我认为我们已经发现了人们长期以来一直在寻找的淀粉样蛋白和tau蛋白之间的潜在联系,”资深作者David Holtzman医学博士说,他是Andrew B.和Gretchen P. Jones教授,神经内科主任。“如果你能打破淀粉样蛋白沉积但仍然认知健康的人之间的这种联系,你或许就能在人们出现思维和记忆问题之前阻止疾病的发展。”

虽然淀粉样斑块和tau蛋白缠结的形成被认为是阿尔茨海默病发展的关键步骤,但研究人员一直在努力确定两者之间的关系。淀粉样斑块本身不会导致痴呆。许多70岁以上的人的大脑中都有一些淀粉样斑块,其中一些人的思维和以前一样敏锐。但是淀粉样斑块的存在似乎不可避免地导致tau蛋白缠结的形成,而tau蛋白缠结是阿尔茨海默症的罪魁祸首。直到现在,淀粉样蛋白是如何驱动tau蛋白病理的还不清楚。

Holtzman和他的同事们——包括第一作者Cheryl Leyns, Holtzman实验室的一名研究生,Maud Gratuze,一名博士后研究员,以及神经学助理教授Jason Ulrich博士的共同高级作者——怀疑小胶质细胞可能是其中的联系。一种名为TREM2的基因发生了罕见的突变,使人体内的小胶质细胞变得虚弱而无效,同时也使人患上老年痴呆症的风险增加了两到四倍。

作为研究的一部分,研究人员使用了易于形成淀粉样斑块的老鼠,并以各种方式修改了它们的TREM2基因,以影响它们的小胶质细胞的活性。结果是四组小鼠:两组小胶质细胞功能完全,因为它们携带人类或小鼠tre2基因的常见变异;两组小胶质细胞受损,携带高风险人类tre2基因变异,或完全不携带tre2基因副本。

然后,研究人员将从老年痴呆症患者身上收集的少量tau蛋白植入老鼠的大脑。人类tau蛋白触发小鼠tau蛋白结合成淀粉样斑块周围的缠结结构。

在小胶质细胞功能减弱的小鼠中,与功能小胶质细胞相比,在淀粉样斑块附近形成更多的tau缠结样结构。进一步的实验表明,小胶质细胞通常会在淀粉样斑块上形成一顶帽子,从而限制它们对附近神经元的毒性。当小胶质细胞不能正常工作时,神经元会承受更多的损伤,从而形成一种环境,促进tau蛋白缠结样损伤的形成。

淀粉样蛋白(洋红色)可见于淀粉样斑块中(蓝色),周围是被称为小胶质细胞(绿色)和tau蛋白(红色)的免疫细胞。位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员发现,不稳定的小胶质细胞可能是淀粉样蛋白和tau蛋白之间的联系。这一发现可能为阿尔茨海默病的治疗提供一种新的方法。(图片:Cheryl Leyns和Maud Gratuze)

此外,研究人员还发现,与死于阿尔茨海默病但没有携带突变的人相比,死于阿尔茨海默病的人,死于阿尔茨海默病的人的淀粉样斑块附近有更多tau蛋白缠结样结构。

霍尔兹曼说:“尽管我们观察的是处于阿尔茨海默氏症末期的人的大脑,而不是像小鼠那样在发病初期,但我们看到了同样的变化:淀粉样斑块附近的tau蛋白增多。”“我推测,在具有TREM2突变的人群中,tau蛋白积累起来,然后传播得更快,这些患者会出现记忆力减退和思维更快的问题,因为他们最初的tau蛋白缠结更多。”

霍尔兹曼说,反过来也可能是正确的。激活小胶质细胞可能会减缓tau蛋白缠结的扩散,防止认知能力下降。通过激活TREM2来增强小胶质细胞活性的药物已经在研发中。用一种简单的血液测试就可以识别出淀粉样蛋白堆积的人,但目前还没有认知症状。对这些人来说,打破淀粉样蛋白和tau蛋白之间联系的药物可能有潜力阻止疾病的发展。


Leyns CEG, Gratuze M, Narasimhan S, Jain N, Koscal LJ, Jiang H, Manis M, Colonna M, Lee VMY, Ulrich JD, Holtzman DM. tre2功能阻碍tau在神经元斑块中的播散。自然神经科学。2019年6月24日。DOI: 10.1038 / s41593 – 019 – 0433 – 0
本研究由美国国家老龄化研究所(National Institute of Aging)资助,资助号为AG053976、AG059082、AG059176、AG026276、AG03991和AG05681;JPB基金会;捐赠人治疗基金会;以及阿尔茨海默氏症治疗基金。
华盛顿大学医学院的1500名教员也是巴尼斯犹太医院和圣路易斯儿童医院的医务人员。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位,在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作,医学院与BJC HealthCare建立了联系。
最初由医学院出版

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