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危及生命卻找不到外因? 炎性腸病元兇藏在基因組里
炎性腸道疾病又稱炎性腸病。它有別于普通腸炎,是一種目前無法治愈、可能危及生命的消化道疾病,其主要表現(xiàn)為非感染性的自發(fā)性炎癥。如此令人困擾的疾病,其背后病因至今仍“懸而未決”。我國科學(xué)家25日在線發(fā)表于《自然》雜志上的一項(xiàng)成果,也許可以為這個(gè)問題提供一個(gè)答案。
該項(xiàng)研究由廈門大學(xué)細(xì)胞應(yīng)激生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室莫瑋教授課題組和韓家淮院士課題組合作開展。他們發(fā)現(xiàn),人體自身基因組內(nèi)靜默的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒激活后,產(chǎn)生的大量“類病毒”,大舉“進(jìn)攻”并激發(fā)細(xì)胞“自殺式保護(hù)”,引起基因組的不穩(wěn)定性和腸細(xì)胞壞死,最終導(dǎo)致大量炎癥的產(chǎn)生。
莫瑋告訴科技日?qǐng)?bào)記者,他們的最新研究為炎性腸道疾病的成因提出了一個(gè)新的機(jī)制,為靶向治療炎性腸道疾病提供了新思路。
最小患者有出生20天的嬰兒 病因尚不完全明確
炎性腸道疾病就是慢性腸道炎癥性疾病,主要包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎,多發(fā)于結(jié)腸和回腸末端。臨床上,患者會(huì)表現(xiàn)出反復(fù)發(fā)作的腹痛、腹瀉,有時(shí)會(huì)有血便的現(xiàn)象。反復(fù)的炎癥會(huì)引起腸梗阻,需要手術(shù)切除。而多次腸梗阻手術(shù)切除術(shù),會(huì)導(dǎo)致患者吸收功能嚴(yán)重受損,危及生命。此外,慢性腸道炎癥性疾病患者罹患腸道腫瘤幾率是普通人的4倍。
據(jù)了解,炎性腸道疾病早先發(fā)現(xiàn)于西方發(fā)達(dá)國家,但近些年其發(fā)病率在亞洲、南美、非洲等發(fā)展中國家突增。來自2014年中國疾病預(yù)防控制中心的一份數(shù)據(jù)顯示,中國2005年到2014年間,炎癥性腸病總病例約為35萬。
那么,哪些因素可以觸發(fā)該疾?。俊把装Y性腸病的病因尚不完全明確,目前醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為是先天遺傳和后天環(huán)境觸發(fā)多種因素相互作用所致?!蹦|介紹說,該疾病大部分為散發(fā)性,雖然基因遺傳因素很重要,但基因會(huì)不會(huì)爆發(fā)出來,與后天生活方式的改變有一定關(guān)系。如長期吃甜食、高脂、油炸等不健康食品;紊亂的作息習(xí)慣;心理壓力等都可以增加患病風(fēng)險(xiǎn)。
“炎癥性腸病的高發(fā)人群是中青年,但最小的也有出生20天的嬰兒?!蹦|說。此前有媒體曾報(bào)道一例典型病例,其嬰兒的父母并不知道自身攜帶隱性遺傳基因,導(dǎo)致4個(gè)孩子經(jīng)歷了拉肚子、發(fā)燒、脫水、便血、休克直到死亡。幸好,在第5個(gè)寶寶出生后,醫(yī)生診斷出患有炎癥性腸病,及時(shí)治療后患者病情穩(wěn)定。
莫瑋表示,總體來說,由于病因廣泛,很難確定患病個(gè)體的致病因素,導(dǎo)致該疾病治療難度大,并且對(duì)已患病的患者,該病極易復(fù)發(fā)?,F(xiàn)有的治療策略多為抗炎對(duì)癥治療,并不能根治。
“守護(hù)者”甲基化轉(zhuǎn)移酶 功能明顯削弱或喪失
在真核生物的基因組中,存在大量不編碼序列,其中就包含了一系列叫做內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的序列。莫瑋課題組發(fā)現(xiàn),該病毒和炎癥性腸病的發(fā)生有著密切關(guān)系。
內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的來源起始于幾千上萬年前,在人類的進(jìn)化過程中,遠(yuǎn)古病毒感染人體后插入到宿主的體內(nèi)基因組中,甚至種系細(xì)胞基因組中。在繁衍過程中不斷被遺傳,被改造,最終形成我們現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒?!斑@類基因約占人體總基因含量的8%左右,目前對(duì)其功能知之甚少?!蹦|說。
“內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒不像現(xiàn)在的肺炎病毒、流感病毒,這類病毒并不是‘很毒’,能和我們共生。前提是,它們絕大多數(shù)時(shí)候需要處于靜默狀態(tài)以維系細(xì)胞的穩(wěn)定性,不能隨心所欲地在細(xì)胞中活動(dòng)?!蹦|解釋道,一旦它們“活躍”甚至能夠引起癌癥以及嚴(yán)重的神經(jīng)退行性疾病,如漸凍癥。
在細(xì)胞中,是誰在做這項(xiàng)“維穩(wěn)”工作?莫瑋團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),健康的腸干細(xì)胞中,有一種甲基化轉(zhuǎn)移酶“SETDB1”,就像個(gè)“守護(hù)者”,能夠抑制內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的激活,以保證基因組的穩(wěn)定性,維持腸干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)以及腸道上皮的完整性。而在炎性腸炎病人樣品中,這個(gè)“守護(hù)者”的功能有明顯的削弱或者喪失。
“沒有堤壩攔著,水就會(huì)到處流淌?!蹦|團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn),一旦“守護(hù)者”失守,原來被“關(guān)”在基因組中的這些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒就會(huì)被釋放,轉(zhuǎn)錄出類似逆轉(zhuǎn)錄病毒的RNA。
“細(xì)胞體內(nèi)有各種報(bào)警機(jī)制,警惕外來病原體,根據(jù)外來病原體的種類、數(shù)量,發(fā)出不同等級(jí)的警報(bào),使細(xì)胞做出相應(yīng)等級(jí)的反應(yīng)。與普通病毒不同,這些‘類病毒’RNA能夠被一種不常見的核酸‘監(jiān)測(cè)器’(ZBP1)發(fā)現(xiàn)?!蹦|說,該“監(jiān)測(cè)器”被激活后,細(xì)胞感知到靠自身的抗病毒機(jī)制已經(jīng)無法清除,會(huì)拉響最高級(jí)別警報(bào),細(xì)胞以犧牲自己來延緩病毒的擴(kuò)散,以及招募“援軍”免疫細(xì)胞的到來。
傷敵一千,自損八百。干細(xì)胞的壞死伴隨細(xì)胞內(nèi)容的分泌與釋放,雖然能誘導(dǎo)局部免疫炎癥反應(yīng),但是也能引起腸道上皮完整性受損,使得腸道免疫平衡被破壞,大量的淋巴細(xì)胞入侵,最終導(dǎo)致了免疫性腸炎。
基因組不穩(wěn)定性 產(chǎn)生自發(fā)性炎癥的根源
據(jù)了解,侵入人體的流感病毒的RNA,會(huì)激活“ZBP1”,導(dǎo)致肺上皮細(xì)胞壞死,引發(fā)嚴(yán)重的肺炎。而在非感染情況下,“ZBP1”如何被激活,啟動(dòng)壞死,一直是細(xì)胞死亡領(lǐng)域未解之謎。
為此,莫瑋團(tuán)隊(duì)利用連續(xù)時(shí)間點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及多個(gè)小鼠模型發(fā)現(xiàn),不穩(wěn)定基因組產(chǎn)生的內(nèi)源性“類逆轉(zhuǎn)錄病毒”是直接激活“ZBP1”、引發(fā)細(xì)胞壞死的關(guān)鍵信號(hào)。“病人自身的類病毒得不到清除,‘監(jiān)測(cè)器’不斷激活細(xì)胞壞死,就不停地促發(fā)腸道炎癥?!蹦|團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,基因組不穩(wěn)定性是炎性腸炎病人產(chǎn)生自發(fā)性炎癥的根源。
經(jīng)典主流的壞死通路是由腫瘤壞死因子這類細(xì)胞外因子誘導(dǎo)起始的,也就是說死亡信號(hào)來自于外來環(huán)境。而該團(tuán)隊(duì)研究首次發(fā)現(xiàn),細(xì)胞壞死是由細(xì)胞基因組的不穩(wěn)定觸發(fā)的,死亡信號(hào)來自于細(xì)胞本身。如果說,基因組失去穩(wěn)定,內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒“活躍”起來,與“SETDB1”這“第一道防線”失守有著不可推卸的責(zé)任。那么,是什么因素導(dǎo)致“SETDB1”失守?
“‘SETDB1’功能削弱或喪失的原因有很多。這個(gè)分子是一種表觀遺傳分子,它很容易受到外界環(huán)境變化的影響從而調(diào)整它的表達(dá),如氣溫、飲食習(xí)慣、基因突變,都有可能引起‘SETDB1’功能的喪失。這也是我們將繼續(xù)探索的問題之一?!蹦|說。
據(jù)莫瑋介紹,在發(fā)生炎癥的過程中,“ZBP1”還招募了一個(gè)隊(duì)友蛋白質(zhì)“RIPK3”協(xié)作,激活了細(xì)胞壞死關(guān)鍵蛋白“MLKL”,進(jìn)而誘發(fā)細(xì)胞壞死。因而,作為這個(gè)過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),對(duì)“RIPK3”“MLKL”的抑制,也為治療炎性腸炎提供了新的靶點(diǎn)。
莫瑋表示,關(guān)于“類病毒”被激活的細(xì)節(jié),還沒有完整地被掌握。未來團(tuán)隊(duì)希望能夠在這些方面找到突破口,一方面能夠回答細(xì)胞死亡領(lǐng)域的重要科學(xué)問題,另一方面為炎性腸炎找到更好的治療方法。
編輯:劉暢
關(guān)鍵詞:細(xì)胞 基因組 莫瑋 炎性 炎癥