A vékonybél mérete a táplálékfelvételtől függően változik - de hogyan?

Az étel serkenti a légybél sejtjeinek megosztódását, lehetővé téve a belek növekedését az étrend hatására. | Kép hitel: Lucy O'Brien

Vékonybélünk, más szervek mellett, alakítható; mérete változik attól függően, hogy mennyit eszünk. A kérdés az volt, hogy a test hogyan szabályozza ezt a növekedést.

Ennek megismerésére egy mérnök és egy biológus lufi-szerű mikróeszközzel válaszol erre a kérdésre a gyümölcslegyekben. Remélik, hogy elkülönítik azokat a tényezőket, amelyek szabályozzák a vékonybél növekedésében bekövetkező változásokat, amelyek potenciális hosszú távú hatással lehetnek az emberi egészség kutatására. „Még teljesen kifejlett felnőtt állatokként is testünk folyamatosan alkalmazkodik. Fontos kérdés a biológiában annak megértése, hogy egy érett szerv hogyan érzékeli a növekedés szükségességét. ”- mondta Lucy O’Brien, a molekuláris és sejtfiziológia adjunktusa.

Adaptív bél

A gyümölcslegyeknél és az embereknél egyaránt az étkezés serkenti a bélsejteket az inzulinnal szorosan összefüggő hormon felszabadítására, amely segíti a test sejtjeit a cukor felvételében. Ez a belek által termelt inzulin rokon aktiválja az őssejtek osztódását, megnöveli a beleket, így több ételt tudnak felvenni. Az éhezett légynek vagy az embernek a belei éppen ellenkezőleg, zsugorodni fognak. Ez a folyamat megfordítható és megismételhető, lehetővé téve az organizmusok számára, hogy alkalmazkodjanak a változó környezeti feltételekhez. A nagy bél fenntartása, ha élelmiszer nem áll rendelkezésre, energetikailag pazarló.

Míg az inzulinszerű hormon szerepe a bélnövekedés szabályozásában tisztában van, a felszabadulást nem az okozza. Korábbi kutatások nem tudták megkülönböztetni, hogy a hormonok a bél nyújtásának fizikai ereje vagy a tápanyagok érzékelése révén keletkeznek-e.

Az okok szétzúzása érdekében O'Brien összefogott Beth Pruitt-nal, a gépészmérnök docensével. Mindketten Stanford Bio-X Interdiszciplináris Kezdeményezések Program alaptámogatást kaptak „Egy bélérzet: mechano- és kemo-szenzoros bemenetek, amelyek szabályozzák az adaptív bélnövekedést” projektjükhöz.

"Beth szuperhatalma olyan mikroléptékű eszközöket fejleszt, amelyek egyetlen sejt vagy szövetdarab méretűek, és amelyek mechanikai erőket juttathatnak el a szövetekbe, és megnézhetik a reakciót" - mondta O'Brien.

Apró léggömbök

O’Brien és Pruitt egy „bél mikroléggömb” létrehozását javasolták a gyümölcslegyek adaptív bélreakcióinak tanulmányozására. A mikroléggömböt, egy apró csőszerű eszközt, egy médiafürdőben úszó légybéldarabba helyeznék. A behelyezés után a csövet tápanyagok szállítására vagy léggömbként történő felrobbantására lehet használni, ami nyomást okoz a bélben.

„A lehetőségek univerzumában az inzulinszerű jel bekapcsolódik vagy a tápanyagok érzékeléséből, vagy a bél mechanikai erőiből kifeszülve. Ezeket a mérnöki eszközöket felhasználva elkülöníthetjük a lehetséges okokat, és mindegyiket tesztelhetjük ”- mondta O’Brien.

A támogatás segítené a kutatókat a mikrobömb prototípusainak kidolgozásában, amelyeket felhasználhatnak az adaptív növekedés későbbi tanulmányaiban.

Egyszerű genetika

Gyümölcslegyek felhasználásával O'Brien és Pruitt abban reménykedik, hogy először megoldja az adaptív szervreakciók működésének megértésének fogalmi problémáját. Ez a kutatás végül alkalmazható emberekre is.

„A gyümölcslegyek félelmetesek, mert genomjuk sokkal egyszerűbb, mint az emlősöknél. Az emlősöknek sok inzulinreceptora van, de a gyümölcslegyeknek csak egy van ”- mondta O’Brien.

Ez a genom egyszerűség lehetővé tenné a kutatók számára a mutáns legyek könnyű előállítását. Ha a mikrobömb-kísérlet arra utal, hogy egy adott tápanyag okozza a belek inzulinszerű hormonjának felszabadulását, a tudósok nyomon követhetik olyan mutáns legyek előállítását, amelyekből hiányzik az adott tápanyag receptora. A mutáns legyek reakciójának látásával a kutatók elkülöníthetik az egyes receptorokat, és meghatározhatják, hogy mely tápanyag okozza a bél növekedését.

Végső soron ez a kutatás kiterjeszthető a nagyobb organizmusokban és végül az emberekben történő alkalmazásra. Például a megállapításokat fel lehet használni a bélnövekedés serkentésére annak érdekében, hogy segítsenek a rövid bél szindrómában szenvedő embereknek, akiknek a rendellenesen rövid belek korlátozzák a tápanyagok felszívódásának képességét. A kutatás ellenkező irányban is alkalmazható: a belek növekedésének lassítására és a kalória felszívódásának korlátozására az elhízottaknál.

Beth Pruitt, a Stanford Egyetem gépészmérnök docense