Tutkimus osoittaa, kuinka rotavirus johtaa vakavaan ruoansulatuskanavan sairauteen

Aikaisemmissa tutkimuksissamme käytettiin fluoresoivia kalsiumantureita ja aikakuvausta, huomasimme, että rotaviruksella tartunnan saaneet solut näyttävät poikkeavia kalsiumsignaaleja, jotka voimme visualisoida solujenvälisten kalsiumaaltojen kirkkaina pulsseina, jotka säteilevät tartunnan saaneista soluista. Kalsiumin signaloinnin tiedettiin liittyvän rotavirusinfektion eri osa -alueisiin, ja työmme paljasti rotaviruksen aiheuttamien muutosten dynaamisen luonteen . "

Tohtori Joseph Hyser, Tutkimuksen kirjeenvaihtaja ja apulaisprofessori, Virologia ja mikrobiologia, Baylor College of Medicine

Hyser kuuluu myös Bayerin Alkek Metagenomic and Microbiome Research -keskukseen. "Kalsiumin signaloinnin tiedettiin liittyvän rotavirusinfektion eri osa -alueisiin, ja työmme paljasti rotaviruksen aiheuttamien muutosten dynaamisen luonteen."

Nykyisessä tutkimuksessa tutkijat tekivät kokeita käyttämällä pienempää virusannosta ja huomasivat, että dynaamiset kalsiumsignaalit eivät osoittaneet vain virustartunnan saaneita soluja, mutta myös infektoituneita soluja ympäröivät vierekkäiset tartuttamattomat solut tuottivat kalsiumaaltojen pulsseja, jotka koordinoitiin tartunnan saaneiden solujen kanssa.

Tämä havainto viittasi siihen, että tartunnan saaneet solut voivat laukaista solujen välisiä kalsiumaaltoja infektoimattomissa soluissa.

Tutkijat yhdistävät havaintonsa 90-luvun puolivälissä ehdotettuun konseptiin, joka viittaa siihen, että rotaviruksella tartunnan saaneet solut lähettävät signaaleja naapurissa oleville tartuttamattomille soluille, jotka häiritsevät niiden toimintaa, edistää ripulia ja oksentelua.

"Videomme elävästä fluoresoivasta mikroskoopista, joka näyttää solujen välisen kalsiumaalto-signaloinnin sekä rotavirusinfektoiduissa että tartunnan saamattomissa soluissa, tarjoavat ennennäkemättömän keinon tutkia ehdotetun signaalin luonnetta, joita ei ollut tunnistettu, "sanoi ensimmäinen kirjoittaja tohtori Alexandra L.Chang-Graham, M.D./Ph.D. lääketieteen tutkijakoulutusohjelman opiskelija, joka suoritti tohtorin tutkinnon. opinnäytetyö Hyser -laboratoriossa.

Signaalin löytäminen

Chang-Graham, Hyser ja heidän kollegansa työskentelivät kolmen eri laboratoriomallin kanssa tunnistaakseen signaalin, joka laukaisee solujen välisiä kalsiumaaltoja tartuttamattomissa soluissa.

He käyttivät apinan munuaissolulinjaa, jota tavallisesti käytettiin rotaviruksen tutkimiseen. He työskentelivät myös ihmisen suoliston enteroidien kanssa, viljelyjärjestelmä, joka esittää yhteenvedon monista ihmisen infektion ominaisuuksista, ja rotavirusinfektion ja ripulin vastasyntyneen hiirimalli.

Heidän tutkimuksensa osoittivat, että epäillään laukaisevan kalsiumaaltoja, kuten prostaglandiini E2 ja typpioksidi, ei aiheuttanut kalsiumvastetta. Sitten he testasivat ATP:tä ja ADP:tä, tunnetut kalsiumin signaloinnin välittäjät, joita ei ollut aiemmin liitetty rotavirusinfektioon.

He havaitsivat, että rotaviruksella infektoidut solut laukaisivat solujen välisiä kalsiumaaltoja vapauttamalla ADP:tä, joka sitoutuu sen reseptoriin, P2Y1, infektoimattomille naapurisoluille. P2Y1 -geenin poistaminen, joka estää ADP:n signaloinnin, vähentynyt solujen välinen kalsiumaalto.

"Kaikista kolmesta mallijärjestelmästä löysimme johdonmukaisesti todisteita siitä, että rotaviruksella infektoidut solut ilmoittavat tarttumattomista soluista ADP:llä ja että tämä vaikuttaa taudin vakavuuteen, "Chang-Graham sanoi." Pidämme paradigman muuttamista, että todellinen signaali, ADP, ei ollut edes tutkassa aiemmin. "

ADP -signalointi on mukana vakavien rotavirusoireiden käynnistämisessä

Lisätutkimukset paljastivat ADP:n aiemmin tuntemattomat roolit rotavirusinfektiossa ja replikaatiossa, kiinnittää huomiota ADP:hen rotaviruksen aiheuttaman vakavan ripulin ja oksentelun useiden tekijöiden tärkeänä laukaisijana.

Esimerkiksi, tutkijat löysivät todisteita siitä, että ADP -signalointi lisää rotavirusinfektiota, tulehduksellisen sytokiini IL1-alfa:n ilmentyminen ja serotoniinin eritys, ripulin indusoija.

ADP -signalointi lisää myös prostaglandiinia ja typpioksidia tuottavien entsyymien ilmentymistä, saattaa aiheuttaa näiden yhdisteiden lisääntymistä rotavirusinfektiossa. ADP -signaloinnin ja solujenvälisten kalsiumaaltojen estäminen vähensi edellä mainittujen yhdisteiden tuotantoa.

"Lopuksi, päätimme, että P2Y1-reseptorin estäminen vähensi rotaviruksen aiheuttaman ripulin vakavuutta hiirimallissa, "Chang-Graham sanoi.

"Solujenvälisten kalsiumaaltojen avulla rotavirus vahvistaa kykyään aiheuttaa sairauksia niiden solujen ulkopuolella, joihin se suoraan tarttuu. Tämä on ensimmäinen virus, joka on tunnistettu aktivoimaan ADP-välitteisiä solujen välisiä kalsiumaaltoja. Tämä voi olla strategia, jota muut virukset käyttävät myös aiheuttamaan sairauksia isäntissään. "

"Tuloksemme lisäävät uuden ja erittäin voimakkaan signalointireitin rotaviruksen ripulin aiheuttaviin mekanismeihin, "Hyser sanoi.

"Mitä tulee hoitoon, tämä on jännittävää, koska tällä hetkellä jotkut P2Y1:een kohdistuvat lääkkeet ovat prekliinisissä testeissä antiklottoivina lääkkeinä. On mahdollista, että tällaisia ​​lääkkeitä voidaan käyttää uudelleen, jos se on osoittautunut turvalliseksi lapsille, käytetään rotavirusinfektion aiheuttaman ripulin hoitoon. "

• Tutkijat tekevät läpimurron tutkiessaan hajuoireyhtymään liittyvää entsyymiä
• Spesifisellä bakteerien sRNA:lla on avainrooli Vibrio fischerin ja kalmarin välisessä symbioosissa