الأطلس الوراثي الشامل والأول من نوعه للأمعاء الدقيقة للإنسان يكشف أسرار امتصاص الغذاء والحماية من الالتهابات
سيجد السائحون في مدينة أجنبية صعوبة في التنقل باستخدام خريطة طبوغرافية فقط، مهما كانت مفصلة. ولذلك، غالبًا ما تُظهر الخرائط السياحية أيضًا المعالم البارزة والمواقع المثيرة للاهتمام. تم تحديد المنطقة الغامضة للأمعاء الدقيقة البشرية في كتب التشريح في وقت مبكر من القرن السادس عشر: يبلغ متوسط طول هذا الأنبوب الهضمي حوالي 16 أمتار وهو مبطن بملايين الزغابات - نتوءات صغيرة تشبه الإصبع تزيد من مساحة سطحه 6 مرة ويفصل بينها خبايا . ومع ذلك، حتى الآن، لم يكن من الواضح ما هي تلك المعالم البارزة والمواقع المثيرة للاهتمام في الهيكل المتفرع لآل كوتشوتش وسيسيم. في دراسة جديدة نشرت اليوم في المجلة العلمية الطبيعة لأول مرة، يقدم علماء معهد وايزمان للعلوم وخبراء الفريق الجراحي في مركز شيبا الطبي خريطة تفصيلية لمناطق النشاط المختلفة للأمعاء الدقيقة البشرية ويكشفون عما يجعلها معجزة في امتصاص الغذاء بكفاءة والحماية من الالتهابات.
في كل نقطة في الأمعاء الدقيقة، من الطيات القريبة من جدار الأمعاء إلى أطراف الأهداب البارزة في القناة الهضمية، هناك ظروف بيئية مختلفة تمامًا. في حين أن الجزء القريب من جدار الأمعاء يتمتع بإمدادات غنية من الدم والأكسجين، فإن البيئة في نهايات الخياشيم فقيرة بالأكسجين ومشبعة بالمواد المغذية والبكتيريا. في عام 2018، قام فريق البحث البروفيسور. له إيتسكويتز من قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية بالمعهد الخلايا القاعدية للأمعاء الدقيقة للفئران يتكيفون مع البيئة المتغيرة ويؤدون أدوارًا محددة وفقًا لموقعهم النسبي على القواعد.
"حتى تلك اللحظة، كنا نعمل مع الفئران فقط"، يتذكر الدكتور يوتام هارنيك من مختبر البروفيسور إيتزكوفيتز، كيف بدأ مشروع إنشاء أطلس وراثي للأمعاء الدقيقة البشرية، كلاليت ماشيفا، الذي بدأ برنامج الدكتوراه في جامعتنا في المختبر قبل ستة أشهر، سألني لماذا لا نأخذ الأنسجة المعوية الإنسان من غرف العمليات، وكانت إحدى المشاكل هي صعوبة تحديد مكان الإجراء الجراحي الذي يتم فيه إزالة جزء كبير من أمعاء الشخص، على الرغم من أن الأمعاء نفسها سليمة.
يقول الدكتور ياكوفوفسكي: "لقد بدأنا البحث في الأنسجة المعوية البشرية باستخدام عينات من جراحات استئصال البنكرياس (جراحات ويفل)." ومن مزايا هذا الإجراء في الجانب البحثي أن الأنسجة المعوية، التي تتم إزالتها لأسباب تشريحية، تعتبر صحية وبالتالي يمكن استخدامها لدراسة الأمعاء الطبيعية. لقد سمح لنا التعاون مع قسم الجراحة العامة في شيبا بالتأكد من دخول العينة إلى الثلاجة بالكامل وبسرعة." وفي الوقت نفسه، في تلك الأيام، وصلت التكنولوجيا المتقدمة إلى المعهد مما جعل من الممكن رسم الخرائط بكفاءة. التعبير الجيني المكاني في الأنسجة وتحليل الجينات التي يتم التعبير عنها في كل منطقة وإلى أي مدى بدقة 50 ميكرون.
إطلاق الدهون المستدام
ويلقي الأطلس الذي وضعه علماء المعهد، بقيادة الدكتور هارنيك والدكتور ياكوفوفسكي من مختبر البروفيسور إيتزكوفيتز وبالتعاون مع الدكتور روبن هوفلين من مختبر الدكتور إيتاي تيروش، الضوء على عدة ألغاز في عمل المعهد. الأمعاء. بالفعل في الخمسينيات من القرن الماضي، تم اكتشاف أن هناك تأخيرًا يصل إلى يومين في امتصاص الدهون من الطعام إلى الدم، مما يمنع ارتفاع مستويات الدهون في الدم مباشرة بعد تناول الوجبة، لكن آلية عمله لم تكن كذلك. معروف. يكشف أطلس الأمعاء البشرية أن هضم الدهون البشرية الأساسية يتم كما هو الحال في نوع من خط الإنتاج: تقوم الخلايا الموجودة في قاعدة اللفائفي بتعبئة الدهون من الطعام إلى قطرات دهنية، وذلك فقط بعد عدة ساعات، عندما تلك الخلايا تتقدم على طول اللفائفي وتصل إلى نهايته، فهل تقوم بتحميل الدهون على "شاحنات النقل" - وهي جزيئات عملاقة تحملها عبر الجهاز اللمفاوي إلى الأوعية الدموية ومنها إلى تخزينها في الجسم. كما يتم التحكم في توازن الحديد في الجسم في "فيلم متحرك": ويتم امتصاصه في الخياشيم وفي الجزء السفلي من الخياشيم وفقط عندما تصل الخلايا إلى الحافة، ويعتمد ذلك على مستويات الحديد في الجسم. يتم تحديد ما إذا كانوا سيفرزون مخزونهم من الحديد في الدم أو يسقطون معه حتى يموتوا في التجويف المعوي.
وكشف الأطلس أيضًا أن امتصاص وإنتاج الإنزيمات الهاضمة للمكونات الغذائية الرئيسية الأخرى – الأحماض الأمينية والبروتينات القصيرة والسكريات – يحدث فقط بالقرب من أطراف الأهداب، بينما تتخصص قواعد تلك الأصابع في امتصاص الفيتامينات والمعادن. . أما بالنسبة للحماية المناعية التي توفرها الأمعاء الدقيقة، فقد حدد العلماء أن الخلايا الموجودة في أطراف الخياشيم تعرف كيفية إفراز البروتينات المضادة للميكروبات التي تضر البكتيريا بشكل مباشر وكذلك إرسال إشارات خاصة للخلايا العدوانية في الجهاز المناعي للوصول إلى الموقع. . وهكذا، وجد أن أطراف بصيلات الشعر لدى الإنسان غنية بالخلايا المناعية، بما في ذلك الخلايا التي تعزز الالتهاب.
عندما يتشعب الطريق
في كتب التشريح، عادة ما توصف زغبات الأمعاء الدقيقة السليمة بأنها تشبه الأصابع المستقيمة، ومع ذلك، أثناء تجميع الأطلس، حدد العلماء الزغبات المعوية التي تتفرع من زغبات أخرى - وهي هياكل لم يتم وصفها حتى الآن إلا في الخلايا السرطانية الأورام. ويفترض العلماء أن هذه التشعبات تهدف إلى زيادة مساحة سطح الأمعاء وتحسين الامتصاص. تم الحصول على النتائج بمساعدة طريقة جديدة تسمح بتسجيل البنية المكانية للأنسجة بشكل ثلاثي الأبعاد دون الإضرار بسلامتها.
يقول البروفيسور إيتزكوفيتس: "إن الأطلس الذي أنشأناه سيمكننا من الإجابة على أسئلة البحث الأساسية وفي وقت لاحق أيضًا على الأسئلة السريرية". "الآن، من خلال رسم خريطة للأمعاء الصحية، يمكننا أن نبدأ في فهم أفضل لكيفية تغير الأمعاء في حالات المرض، مع تقدم العمر، عند تناول الدواء أو في ظل نظام غذائي معين. هذه الدراسة، مثل سلسلة من الدراسات الأخرى التي نجريها حاليًا في أصبح التعاون مع وحدة الجراحة العامة في شيبا ممكنًا بفضل فهم أهمية العلوم الأساسية بين كبار أعضاء المنظمة، برئاسة الدكتور أدو نحماني. وفي هذا الإطار، يقوم الأطباء الباحثون في المعهد بترجمة الأسئلة التي تطرح في العيادة إلى دراسات قد تزودهم بالإجابات.
دكتور نحمانيويضيف، مدير قسم الجراحة العامة في شيبا: "إن التعاون بين معهد وايزمان وقسم الجراحة العامة في شيبا ينتج عنه سلسلة من الدراسات حول موضوعات رائعة تتعلق بعلم وظائف الأعضاء والتشريح الوظيفي الأساسي للأنسجة البشرية. يعد الارتباط بين العالمين - البحث الأساسي والطب السريري - إنجازًا رائعًا، وهو ما ينعكس في هذا العمل المنشور فيالطبيعة. ونحن نعمل على تعزيز هذه العلاقة ونأمل أن يقضي المزيد من المتدربين الجراحيين فترات طويلة من البحث في المعهد. ونحن مقتنعون بأن هذا سيكون له تأثير عميق على الجانبين".
وشارك في الدراسة أيضًا روي نوفوسيلسكي، والدكتور كيرين بيهار هالبيرن، والدكتور تال باركاي، والدكتور عدي أغوزي من قسم بيولوجيا الخلايا الجزيئية في المعهد، والدكتورة يائيل كوريم كوهانيم من كلية الطب بجامعة ييل في نيو هافن، كونيتيكت؛ عوفرا جولاني، د. يوسف عدي، د. ميراف قدامي، ود. هداس كيرين شاؤول من قسم البنى التحتية لأبحاث علوم الحياة، د. طال كيدار هاران من المركز الطبي بجامعة هداسا؛ الدكتور يشاي ليفين والدكتور ألون سافيدور من المركز الوطني الإسرائيلي للطب الشخصي الذي يحمل اسم نانسي وستيفن غراند في المعهد؛ والدكتور نيف بانكوفيتش، والدكتور رون بيري والدكتور تشين مئير من مركز شيبا الطبي والبروفيسور درور. شوفال من مركز شنايدر لطب الأطفال في إسرائيل.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
