Helicobacter pylori вызывает воспаление желудка и повышает риск развития рака желудка.
Группа исследователей из Берлинского университета смогла выяснить характерные изменения, происходящие в железах желудка во время инфекции H. pylori. Исследователи обнаружили новый механизм, который, ограничивая деление клеток в здоровой ткани желудка, защищает ее от раковых изменений. Воспаление желудка, однако, деактивирует этот механизм, позволяя клеткам расти бесконтрольно. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, могут стать началом поиска новой мишени для лечения рака желудка.
Helicobacter pylori, поражающая около половины населения Земли, является одной из наиболее распространенных причин хронических бактериальных инфекций у людей. H. pylori может привести к воспалению желудка (гастриту) и повысить риск развития рака желудка. Поскольку защитная слизистая оболочка желудка постоянно подвергается воздействию желудочной кислоты, она должна полностью обновляться каждые несколько недель, сохраняя при этом свою структуру и состав, несмотря на высокий клеточный оборот. "До сих пор исследователи предполагали, что хеликобактерная инфекция вызывает прямое повреждение клеток желудочных желез в слизистой оболочке желудка и что патология желудка при инфекции является просто результатом этого процесса", - объясняет руководитель исследования, профессор Майкл Сигал. "Но фактически, наша исследовательская группа обнаружила, что инфекция нарушает сложные взаимодействия между различными типами клеток и сигналами, которые отвечают за стабильность тканей".
Под руководством Сигала и в сотрудничестве с коллегами из Института биологии инфекций Макса Планка ученые использовали мышиные модели для наблюдения за изменениями, происходящими внутри желудочных желез. Используя современные технологии визуализации и секвенирования единичных клеток, исследователи смогли визуализировать и изолировать конкретные клетки желудочных желез, которые они затем подробно изучили. Чтобы свести к минимуму необходимость использования животных моделей, они также разработали специальные микроструктуры органоподобных тканей, известные как органоиды. Исследователи использовали эти микроскопические "желудки" для воссоздания многих характеристик желудочных желез. Эта стратегия позволила им изучить влияние различных сигналов на стволовые клетки, которые находятся внутри желудочных желез (и которые способны дифференцироваться во множество различных типов клеток).
Мы обнаружили, что "стромальные клетки" - тип клеток, окружающих желудочные железы, - отвечают не только за механическую стабильность желез, как считалось ранее. Вместо этого они вырабатывают различные сигнальные молекулы, которые существенно влияют на поведение клеток железы", - объясняет Сигал. Эти вещества включают "костные морфогенетические белки" (bone morphogenetic proteins - BMPs), которые играют важную роль в развитии тканей.
Исследователи смогли показать, что стромальные клетки, окружающие основание железы, постоянно подавляют сигнальный путь BMP, тем самым стимулируя пролиферацию близлежащих стволовых клеток. Напротив, стромальные клетки на поверхности железы активируют сигнальный путь, тем самым подавляя пролиферацию клеток. Все вместе это формирует сигнальный градиент, который направляет оборот и дифференцировку стволовых клеток и служит основой структурной стабильности железы. Хеликобактерная инфекция вызывает высвобождение провоспалительных веществ, таких как интерферон-гамма (IFN-γ). Этот воспалительный цитокин вмешивается в сигнальную ось BMP, что приводит к снижению сигнальной активности BMP и стимулирует пролиферацию стволовых клеток железы. Это приводит к гиперплазии - предраковому поражению, характеризующемуся разрастанием ткани.
"Наши результаты показывают, что воспалительная реакция, вызванная инфекцией, имеет гораздо более выраженные последствия, чем считалось ранее. В дополнение к своим хорошо описанным антимикробным эффектам, провоспалительные вещества, такие как IFN-γ, влияют как на пролиферацию клеток, так и на поведение стволовых клеток ткани и, следовательно, оказывают прямое воздействие на гомеостаз тканей. В случае повреждения ткани увеличение пролиферации клеток может быть полезным, так как способствует быстрому заживлению. Однако в случае хронического воспаления, связанного с хеликобактерной инфекцией, это может способствовать развитию предраковых заболеваний", - резюмирует Сигал.
Сигнальные пути, регулирующие взаимодействие между иммунной системой и стволовыми клетками в желудке, могут оказаться важными и для других органов. Они также представляют собой новую мишень для лечения - как в профилактике рака, так и в регенеративной медицине.