2022年4月20日

胃炎:细菌感染如何引起组织变化

当细菌幽门螺杆菌感染胃时，会引起胃炎，增加胃癌的风险。来自Charité-Universitätsmedizin柏林和Max Delbrück分子医学中心(MDC)的一组研究人员已经能够阐明幽门螺旋杆菌感染期间胃腺内发生的特征性变化。

研究人员发现了一种新的机制，通过限制细胞分裂在健康的胃组织中，它保护胃不受癌变的影响。然而，胃的炎症会使这一机制失效，使细胞以不受控制的方式生长。研究人员的发现已发表在自然通讯这可能预示着胃癌的一个新的治疗靶点。

幽门螺杆菌影响着世界上大约一半的人口，是人类慢性细菌感染的最常见原因之一。幽门螺旋杆菌会导致胃部炎症(胃炎)，增加患胃癌的风险。由于胃内的保护层不断暴露在胃酸中，它必须每隔几周就完全再生一次，尽管细胞更替很高，但它仍保持其结构和成分。

“到目前为止，研究人员一直认为幽门螺杆菌感染会对胃粘膜中的胃腺细胞造成直接损害，感染后的胃病理只是这一过程的结果，”该研究的最后一位作者迈克尔·西格尔教授解释说。他继续说:“事实上，我们的团队现在已经发现，感染破坏了不同细胞类型和信号之间复杂的相互作用，而这些细胞和信号是负责组织稳定的。”Sigal教授是转化胃肠肿瘤学教授，并领导Charité的肝脏病学和胃肠病学部门和柏林医学系统生物学研究所(BIMSB)的独立研究小组，该研究所是MDC的一部分。

在西格尔教授的带领下，研究团队与马克斯普朗克感染生物学研究所的同事一起工作，使用复杂的小鼠模型来观察胃腺内部发生的变化。利用最先进的成像和单细胞测序技术，研究人员能够可视化和分离特定的胃腺细胞，然后对其进行详细检查。为了尽量减少对动物模型的需求，他们还开发了特殊的器官样组织微结构，称为类器官。研究人员使用这些显微镜下的胃来重现胃腺的许多特征。这一策略使他们能够研究各种信号对胃腺内发现的干细胞的影响(这些干细胞能够分化成许多不同的细胞类型)。

“我们发现，‘基质细胞’——一种围绕胃腺的细胞——不仅像以前认为的那样，负责腺体的机械稳定性。相反，它们产生各种信号分子，显著影响腺体细胞的行为，”Sigal教授解释说。这些物质包括“骨形态发生蛋白”(BMPs)，它在组织发育中起着重要作用。

研究人员能够证明围绕腺体基底的基质细胞持续抑制BMP信号通路，从而刺激附近干细胞的增殖。相比之下,基质细胞在腺体表面被发现激活信号通路，从而抑制细胞增殖。总之，这形成了一个信号梯度，引导干细胞的周转和分化，并作为腺体结构稳定的基础。幽门螺杆菌感染会导致促炎物质如干扰素γ (IFN-γ)的释放。这种炎性细胞因子干扰BMP信号轴，导致BMP信号活性降低并刺激腺体干细胞增殖。这会导致增生，一种以组织肿大为特征的癌前病变。

“我们的研究结果表明，感染驱动炎症反应其影响比之前想象的要明显得多。除了具有良好的抗菌作用外，促炎物质如IFN-γ还会影响细胞增殖和组织干细胞行为，因此对组织稳态有直接影响。在组织损伤的情况下，增加细胞增殖可能是有用的，因为它促进快速愈合。然而，在幽门螺杆菌感染相关的慢性炎症的情况下，它可能促进癌前病变的发展，”Sigal教授总结道。