Tarmceller har en anmärkningsvärd försvarsmekanism när de ställs inför vissa typer av toxiner

Ett team av Duke -forskare har upptäckt att celler som täcker zebrafiskens tarm - och förmodligen även människor - har en anmärkningsvärd försvarsmekanism när de ställs inför vissa typer av gifter:de träffar utmatningsknappen.

"Tarmen har det utmanande jobbet att hantera alla kemikalier som vi konsumerar eller producerar, och några av dessa kemikalier kan vara skadliga. Så tarmen har utvecklat många intressanta sätt att försvara sig mot skador, "sa Ted Espenschied, en Duke -doktorand som ledde insatsen som en del av sin avhandlingsforskning.

Duke-teamet testade mer än 20 icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID) i ett försök att göra zebrafisken till en ny modell för att studera kemisk skada i tarmen. Fisken är billig att underhålla, lätt att odla, och viktigast av allt, genomskinlig under den tidiga delen av deras liv, Sa Rawls. Det är också enkelt att administrera kemiska exponeringar och mäta deras miljöförhållanden via tankvattnet.

Forskarna fann något oväntat.

Det är ofta så att läkemedel har flera effekter utanför målet. "

John Rawls, docent i molekylär genetik och mikrobiologi och direktör, Duke Microbiome Center

Men bara ett av de läkemedel de testade verkade skapa mätbara skillnader i fisken, ett gammalt NSAID som heter Glafenine. Det hade varit en receptfri oral smärtstillande medel som använts i Europa och Mellanöstern i tre decennier, men togs bort från marknaden efter att ha kopplats till njur- och leverskada.

Glafenine fick fisken att kasta upp till en fjärdedel av cellerna som täcker tarmarna över natten genom en process som kallas delaminering. Det som inte hade känts tidigare är den delaminering, vilket verkar katastrofalt, är faktiskt en mycket effektiv försvarsstrategi.

Tarmens slemhinnor är ett enda lager av fingerliknande epitelceller packade nära varandra. När en tarmepitelcell är besvärad, det blir på något sätt markerat för förstörelse. Under delaminering, närliggande epitelceller trycker mot den dömda cellen för att lossa sitt ankare till basalmembranet som de alla står på. Grannarna klämmer in på den och tränger ut den tills den dyker upp och bärs bort för att dö i tarmen.

"Vi förväntade oss inte att delaminering skulle vara skyddande, "Sa Espenschied.

Espenschied vände sig om det oväntade fyndet. "Endast ett NSAID hade denna anmärkningsvärda effekt att orsaka delaminering av tarmepitelet och vi skakade våra hjärnor och försökte ta reda på det, "Sa Espenschied.

"Så vi jagade det, "Rawls tillagd.

Efter många experiment och en detaljerad analys av Glafenines kemiska egenskaper, Espenscheid bestämde att det inte var läkemedlets NSAID -egenskaper som skadade tarmen, utan snarare dess förmåga, tydligen unik bland NSAID, att hämma en cellulär struktur som kallas multiresistent, eller MDR, utflödespump.

Dessa pumpar finns för att rensa ovälkomna kemikalier från cellens inre. Cancerforskare har varit mycket intresserade av att hitta sätt att blockera MDR -effluxpumpar eftersom tumörer ökar dem dramatiskt för att driva ut kemoterapier ur cancerceller, förhindra cancerterapi.

Mycket mindre är känt om vad pumparna gör i normala celler. "Vi vet att om du blockerar dessa pumpar, celler kan inte rensa giftiga kemikalier och problem uppstår, "Sa Rawls. När Glafenine blockerar MDR -effluxpumparna i zebrafisk, tarmen svarar med delaminering, forskarna har ännu inte identifierat.

"Vi vet ännu inte vilka celler som lämnar och varför, "Sade Espenschied." Det som skiljer den cellen från sina grannar är en riktigt fascinerande fråga som vi inte vet svaret på ännu. "

"Delaminering är en vanlig lösning på många olika förolämpningar, "Sa Rawls." Men det har varit utmanande att förstå om det bidrar till skador och sjukdomar, eller en fördelaktig anpassning till förolämpningen. Vårt arbete visar att det faktiskt är fördelaktigt. "

• LUCA Biologics utvecklar levande bioterapeutika för ouppfyllda medicinska behov i kvinnors hälsa
• Hela kroppens vibrationer hjälper till att minska inflammation,