「ネイチャー」: 人間の小腸を前例のない観察、研究により栄養素の吸収と感染症回避の秘密が明らかに
2024-09-03
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小腸は人体の栄養素を吸収する重要な器官で、平均長は最大6メートルで、内壁は何百万もの絨毛状の突起で形成されており、この消化管の表面積が大幅に増加しています。 。小腸絨毛の長さはわずか 0.5 ～ 1.5 mm ですが、その遺伝子発現と代謝機能は、内壁に近い根元の陰窩から突き出た絨毛の先端までとは大きく異なります。。最近ネイチャー誌に掲載された論文の中で、イスラエルのワイツマン科学研究所の科学者たちは、包括的な空間表現マップを構築しました。成人の小腸における絨毛の空間的不均一性。この研究の責任著者であるシャレフ・イツコヴィッツ教授は、以前の研究でマウスの小腸を詳細に分析し、小腸絨毛上の異なる相対位置にある細胞が異なる機能を実行していることを発見した。しかし、マウスと比較すると、人間の腸の分析は、主にサンプルの入手が難しいため、はるかに困難です。。この研究では、科学者は外科医と協力して、外科的に除去されたヒトの腸組織を入手しました。サンプルを提供した患者は、膵臓がんなどの病気によりホイップル手術を受け、疾患のある膵頭部に加えて、小腸の最初の部分である十二指腸も切除する必要がありました。研究者らは、この健康な腸組織の一部を分析することができました。研究著者らは、空間トランスクリプトミクス、空間プロテオミクス、単一分子蛍光 in situ ハイブリダイゼーションなどの技術を通じて、十二指腸の包括的な空間発現マップを再構築し、さまざまな領域の細胞の遺伝子発現を 50 ミクロンの解像度で解析しました。▲異なるタンパク質を異なる色で標識したヒト小腸組織サンプルの蛍光イメージング（画像出典：参考文献[1]）この地図によると、研究者たちは、小腸での脂肪吸収の謎回答が提供されました。科学者たちは、食物からの脂肪がすぐには血流に吸収されず、場合によっては最大2日遅れることを発見してきました。この研究では、小腸上皮細胞が脂質を吸収する際に、絨毛の根元に位置するときに脂肪滴を組み立てる役割を果たし、その後、これらの細胞が先端に到達するまで絨毛に沿って徐々に移動することがわかりました。食物からのコレステロールは上皮細胞からリンパ管を通って血液循環に輸送されます。同様に、これらの移動する上皮細胞も根元で鉄を取り込み、先端に到達すると血流に鉄を放出します。さらに、アミノ酸、ペプチド、糖などの栄養素の消化に必要な多くの酵素は、ほとんどが絨毛の先端で吸収または生成され、ビタミンやミネラルを吸収する細胞は絨毛の根元に集中しています。▲小腸絨毛は根元から先端にかけて特徴的なタンパク質が発現しています。（画像出典：参考文献[1]）このマップは、小腸が栄養素をどのように吸収するかに加えて、小腸がどのように感染症と闘うのかも明らかにします。研究者らは、絨毛の先端にある一部の細胞が抗菌タンパク質を分泌し、細菌を直接攻撃したり、免疫系に苦痛信号を送ることができることを発見した。マクロファージなどの炎症誘発性免疫細胞を先端に動員します。。この小腸細胞のアトラスを編集しているときに、研究者らはまた、これまで知られていたものとは異なる解剖学的構造を予期せず発見しました。通常、解剖学の教科書では、健康な人の小腸絨毛はまっすぐな指のような突起として説明されますが、癌の場合にのみ、絨毛が多数の枝を持ちます。この研究では、組織の完全性を破壊することなく組織の空間構造を三次元的に記録するために、研究者らは新しい技術的手法を使用し、次のことを発見しました。ヒトの小腸絨毛には、丸いひだの上部に集中している鋸歯状で分岐した絨毛が豊富に含まれています、小腸の表面積をさらに増やし、吸収を向上させるのに役立ちます。著者らが論文の要約で述べているように、「この研究は、成人の小腸の生物学を理解するための詳細なリソースを提供します。私たちのアトラスは、基本的な質問に対する答えを提供し、責任著者であるシャレフ・イツコヴィッツ教授の臨床的な質問にも適用できます。」研究の著者らは、「健康な小腸の地図を作成できれば、病気、老化、特定の薬の服用、または特定の食事に応じて小腸が受ける変化をさらに理解できるようになります。」と述べています。
