"자연": 인간의 소장을 전례 없이 관찰하고, 영양분을 흡수하고 감염을 피하는 비밀을 밝혀낸 연구
2024-09-03
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소장은 인체의 영양분을 흡수하는 중요한 기관으로, 평균 길이가 최대 6m에 달합니다. 내벽에는 수백만 개의 융모 모양의 돌기가 형성되어 있어 이 소화관의 표면적이 크게 늘어납니다. .각각의 소장 융모는 길이가 0.5~1.5mm에 불과하지만 유전자 발현 및 대사 기능은 내벽에 가까운 뿌리부터 튀어나온 융모 끝 부분까지의 선와와 상당히 다릅니다.. 최근 네이처(nature) 저널에 발표된 논문에서 이스라엘 와이즈만 과학 연구소(weizmann institute of science)의 과학자들은성인 소장 융모의 공간적 이질성。이번 연구의 교신 저자인 shalev itzkovitz 교수는 이전 연구에서 생쥐의 소장을 자세히 분석한 결과 소장 융모의 서로 다른 상대적 위치에 있는 세포가 서로 다른 기능을 수행한다는 사실을 발견했습니다. 하지만 쥐와 비교하면인간의 장을 분석하는 것은 주로 샘플을 얻기 어렵기 때문에 훨씬 더 어렵습니다.。이 연구에서 과학자들은 외과의사와 협력하여 외과적으로 제거된 인간 장 조직을 얻었습니다. 검체를 제공한 환자는 췌장암 등의 질병으로 휘플수술을 받았고, 췌장두부 외에도 소장의 첫 번째 부분인 십이지장도 제거해야 했다. 연구자들은 이 건강한 장 조직을 분석할 수 있었습니다.공간 전사체학, 공간 단백질체학 및 단일 분자 형광 in situ 하이브리드화와 같은 기술을 통해 연구 저자는 십이지장의 포괄적인 공간 발현 지도를 재구성하고 50미크론 특성의 해상도로 다양한 영역의 세포 유전자 발현을 분석했습니다.▲다양한 색상으로 표시된 다양한 단백질을 사용한 인간 소장 조직 샘플의 형광 이미징(이미지 출처: 참고문헌 [1])이 지도에 따르면 연구자들은소장의 지방 흡수에 관한 미스터리답변이 제공되었습니다. 과학자들은 음식에 포함된 지방이 혈류로 빠르게 흡수되지 않으며 때로는 최대 2일까지 지연된다는 사실을 오랫동안 발견해 왔습니다. 이 연구는 소장 상피 세포가 지질을 흡수할 때 융모의 뿌리에 있을 때 지질 방울을 조립하는 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 그런 다음 이 세포는 융모 끝에 도달할 때까지 점차적으로 이동합니다. 유미미가 합성되기 전에 식품의 콜레스테롤은 상피 세포에서 림프관을 통해 혈액 순환으로 운반됩니다.마찬가지로, 이동하는 상피 세포도 뿌리에서 철분을 흡수하고 끝에 도달하면 혈류로 철분을 방출합니다. 또한, 아미노산, 펩타이드, 당 등 영양분을 소화하는데 필요한 많은 효소는 대부분 융모의 끝 부분에 흡수되거나 생성되는 반면, 비타민과 미네랄을 흡수하는 세포는 융모의 뿌리에 집중되어 있습니다.▲소장 융모는 뿌리부터 끝까지 다양한 부위에서 발현되는 특징적인 단백질을 나타냅니다.(이미지 출처: 참고문헌 [1])소장이 영양분을 흡수하는 방법 외에도 지도는 소장이 감염과 싸우는 방법도 보여줍니다. 연구자들은 융모 끝에 있는 일부 세포가 박테리아를 직접 공격하거나 면역 체계에 조난 신호를 보낼 수 있는 항균 단백질을 분비한다는 것을 발견했습니다.대식세포 등 염증성 면역세포를 끝까지 모집합니다.。연구자들은 이 소장 세포 지도를 작성하는 동안 이전에 알고 있던 것과는 다른 해부학적 구조를 예기치 않게 발견했습니다. 일반적으로 해부학 교과서에서는 건강한 사람의 소장 융모를 곧은 손가락 모양의 돌출부로 묘사합니다. 암의 경우에만 융모에 많은 가지가 있습니다. 본 연구에서는 조직의 완전성을 파괴하지 않고 조직의 공간적 구조를 3차원적으로 기록하기 위해 연구진은 새로운 기술적 방법을 사용하였고,인간의 소장 융모는 둥근 주름의 상단에 집중되어 있는 톱니 모양과 가지 모양의 융모를 풍부하게 함유하고 있습니다., 소장의 표면적을 더욱 증가시키고 흡수를 향상시키는 데 도움이 됩니다.저자가 논문 초록에서 언급한 바와 같이, "이 연구는 성인 소장의 생물학을 이해하기 위한 상세한 자원을 제공합니다. 우리의 지도책은 근본적인 질문에 대한 답변을 제공하고 교신 저자인 shalev itzkovitz 교수에게 적용될 수 있습니다." 연구에 따르면 "일단 건강한 소장의 지도를 작성하면 질병, 노화, 특정 약물 복용 또는 특정 식단 섭취에 반응하여 소장이 겪는 변화를 더 잘 이해할 수 있습니다."
