Leta i den här bloggen

tisdag 7 maj 2019

ORGANOIDIT ENTEROIDIT JA COLONOIDIT suolitutkimusten avuksi

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5250540/

. Author manuscript; available in PMC 2018 Feb 1.
Published in final edited form as:
PMCID: PMC5250540
NIHMSID: NIHMS815856
PMID: 27632431

Intestinal Organoids: New frontiers in the study of intestinal disease and physiology

Thomas Wallach, M.D.* and James R Bayrer, M.D.,Ph.D.*

Abstract

The development of sustainable intestinal organoid cell culture has emerged as a new modality for the study of intestinal function and cellular processes. Organoid culture is providing a new test-bed for therapeutic research and development. Intestinal organoids, self-renewing three-dimensional structures comprised of intestinal stem cells and their differentiated epithelial progeny allow for more facile and robust exploration of cellular activity, cell organization and structure, genetic manipulation, and vastly more physiologic modeling of intestinal response to stimuli as compared to traditional two dimensional cell line cultures. Intestinal organoids are impacting a wide variety of research into gastrointestinal pathology. The purpose of this review is to discuss the current state-of-the-art and future impact of research using enteroids and colonoids (organoids grown from the small and large intestines respectively).
Keywords: Enteroid, Colonoid, lgr5, intestinal stem cell, Mini-gut, intestinal organoid, ex vivo, gut, precision medicine

Organoidi suolistosoluista

7.5. 2019 haku:  Intestinal stemcell (ISC), Sirtuin

Search results

Items: 5

  • Showing results for intestinal stem cell, sirtuin. Your search for intestinal stemcell, sirtuin retrieved no results.
1.(Tutkimus on tehty  kalan suolesta)
Liu S, Zheng Z, Ji S, Liu T, Hou Y, Li S, Li G.
Fish Shellfish Immunol. 2018 Sep;80:473-479. doi: 10.1016/j.fsi.2018.06.027. Epub 2018 Jun 13.
PMID:
29908321
2.
Ren NSX, Ji M, Tokar EJ, Busch EL, Xu X, Lewis D, Li X, Jin A, Zhang Y, Wu WKK, Huang W, Li L, Fargo DC, Keku TO, Sandler RS, Li X.
Curr Biol. 2017 Feb 20;27(4):483-494. doi: 10.1016/j.cub.2016.12.047. Epub 2017 Feb 2.
3.
Igarashi M, Guarente L.
Cell. 2016 Jul 14;166(2):436-450. doi: 10.1016/j.cell.2016.05.044. Epub 2016 Jun 23.
PMID:
27345368
Highlights
  • Calorie restriction induces mTORC1 and SIRT1 in intestinal stem cells to increase their number
  • The mTORC1 inhibitor rapamycin blocks the effects of calorie restriction on intestinal stem cells
  • Paneth cell signaling increases NAD synthesis in intestinal stem cells during calorie restriction
  • Intestinal stem cells are insulated from directly sensing reduced caloric intake
Free Article
4.
Wakeling LA, Ions LJ, Escolme SM, Cockell SJ, Su T, Dey M, Hampton EV, Jenkins G, Wainwright LJ, McKay JA, Ford D.
Hum Genomics. 2015 Jun 24;9:14. doi: 10.1186/s40246-015-0036-0.
5. Ohutsuoliorganoidi
Cao L, Kuratnik A, Xu W, Gibson JD, Kolling F 4th, Falcone ER, Ammar M, Van Heyst MD, Wright DL, Nelson CE, Giardina C.
Mol Carcinog. 2015 Mar;54(3):189-202. doi: 10.1002/mc.22089. Epub 2013 Sep 21.
Intestinal organoids are multicellular crypt-like structures that can be derived from adult intestinal stem cells (ISCs), embryonic stem cells (ESCs) or induced pluripotent stem cells (IPSCs). Here we show that intestinal organoids generated from mouse ESCs were enriched in ISCs and early progenitors. Treatment of these organoids with a γ-secretase inhibitor increased Math1 and decreased Hes1 expression, indicating Notch signaling regulates ISC differentiation in these organoids. Lgr5 and Tert positive ISCs constituted approximately 10% and 20% of the organoids. As found in native tissue, Lgr5 and Tert expressing cells resolved into two discreet populations, which were stable over time. Intestinal organoids derived from cancer-prone Apc(Min/+) mice showed similar numbers of ISCs, but had reduced Math1 expression, indicating a suppressed secretory cell differentiation potential (as found in intestinal tissue). Apc(Min/+) organoids were used to screen epigenetically active compounds for those that increased Math1 expression and organoid differentiation (including HDAC inhibitors, Sirtuin (SIRT) modulators and methyltransferase inhibitors). Broad-spectrum HDAC inhibitors increased both Math1 and Muc2 expression, indicating an ability to promote the suppressed secretory cell differentiation pathway. Other epigenetic compounds had a diverse impact on cell differentiation, with a strong negative correlation between those that activated the secretory marker Muc2 and those that activated the absorptive cell marker Fabp2. These data show that ESC-derived intestinal organoids can be derived in large numbers, contain distinct ISC types and can be used to screen for agents that promote cell differentiation through different lineage pathways.

Sirtuiinit jälleen keskiöön . Gluteenittoman dieetin muita laatutekijöitä!. Energian laatu ja määrä

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/acel.12685
 
 Sitaatti: 

Sirtuins, aging, and stem cells

Sirtuins have long been recognized as regulators of aging – overexpression of sirtuins has been shown to extend lifespan in several organisms (Tissenbaum & Guarente, 2001; Kanfi et al., 2012). Sirtuin function in aging has to date been reported to be related to their roles in regulation of energy metabolism, response to calorie restriction (CR), control of cell death, and circadian rhythms (Araki et al., 2004; Chang & Guarente, 2013; Guarente, 2013). A new mechanism of lifespan modulation by sirtuins has been gaining attention, related to their potential roles in cellular and mitochondrial protein homeostasis networks. Recent developments have highlighted the close relationship between healthy aging and protein homeostasis, or proteostasis (Kaushik & Cuervo, 2015; Walther et al., 2015). A gradual loss of proteostasis is associated with age (Labbadia & Morimoto, 2015) and the longest living organisms are known to have more stable proteasomes and active proteostasis networks (Perez et al., 2009; Treaster et al., 2014). Most importantly, enhancing the functionality of proteostasis networks has been shown to extend both lifespan and healthspan of certain organisms (Morimoto & Cuervo, 2014; Vilchez et al., 2014a; Labbadia & Morimoto, 2015). Given that sirtuins are well‐known lifespan modulators whose deficiencies have been linked to a higher incidence of age‐related diseases, the investigation of their roles in proteostasis networks would appear to be warranted. In fact, a relationship between sirtuins and ER stress appears to be conserved from C. elegans to mammals, indicating a crucial link between sirtuins and proteostasis (Viswanathan et al., 2005).
SIRT1 is a known negative regulator of ER stress responses through deacetylating IRE‐1‐generated active XBP1 and subsequent inhibition of its transcriptional activity to promote ER stress‐induced apoptosis (Wang et al., 2011). SIRT1 also suppresses pERK‐eIF2α‐dependent translational inhibition (Ghosh et al., 2011).

 In breast cancer cells, the unfolded protein response (UPR) triggered by the accumulation of misfolded proteins in the mitochondria (UPRmt) requires the activation of SIRT3 together with CHOP and estrogen receptor alpha (ERα). By orchestrating both the antioxidant machinery and mitophagy in a CHOP‐ and ERα‐independent manner, SIRT3 contributes to overcoming proteotoxic stress and mitochondrial stress, which may represent an essential mechanism of adaptation of cancer cells (Papa & Germain, 2014).
Looking more closely into stem cells, they seem to have increased mechanisms to protect their proteasomes, and proteostasis networks impact their function (Vilchez et al., 2014b). This would appear to be related to the stem cell theory of aging, which suggests that a progressive decline in the self‐renewal of adult stem cells and their potential to differentiate into specific cell types in order to replenish the tissues of an organism underlie the mechanistic basis for aging. Although the age‐dependent loss of function of different types of adult stem cells has been reported, we are just now starting to understand the molecular mechanisms involved in this process.
 With the focus on sirtuins, SIRT7‐mediated alleviation of mitochondrial protein folding stress plays a critical role in modulating the aging process by regulating HSC quiescence and tissue maintenance (Mohrin et al., 2015). SIRT7 functions as a stress sensor in proliferating, metabolically active HSCs and reduces the expression of the mitochondrial translation machinery through repressing activity of the master regulator of mitochondria, nuclear respiratory factor 1 (NRF1), which is necessary to alleviate mitochondrial protein folding stress. Of note, rescue of the impaired reconstitution capacity in aged HSCs upon SIRT7 overexpression or NRF1 inactivation underscores the significance of sirtuin‐regulated proteostasis in maintaining stemness.
 Interestingly, decreased Sirt3 expression in aged HSCs is associated with a concomitant repression of mitochondrial protective programs (Brown et al., 2013), which might result in compromised function of the previously described SIRT3‐directed UPRmt pathway. Certainly, further studies need to address whether similar mechanisms are involved in other adult stem cells and tissues. Also, it would be interesting to see whether these mechanisms are crucial for self‐renewal and differentiation of CSCs based on the fact that CSCs resemble a proliferating, metabolically active normal stem cell.
 Furthermore, even though SIRT7 and SIRT3 cross at mitochondrial regulation, they do activate these protective mechanisms through their function in nucleus and mitochondria, respectively. As similar protective programs might be orchestrated by other sirtuins, it remains to be determined whether SIRT2, which is the main cytoplasmic sirtuin strongly downregulated in aged HSCs as well (Chambers et al., 2007), is involved in stem cell maintenance, and possibly, new pathways crucial for stem cell maintenance remain to be identified.

Calorie restriction (CR) and stem cells

CR is one of the most potent dietary interventions for increasing lifespan and delays the onset of age‐related diseases including cancer (Wanagat et al., 1999; Longo & Fontana, 2010; Colman et al., 2014). It is accepted that its beneficial effects might relate, at least in some significant part, to epigenetically reprogramming stemness while prolonging the capacity of stem‐like cell states to proliferate, differentiate, and replace mature cells in adult aging tissues. This is based on studies showing that CR may maintain stem cell function of HSCs (Ertl et al., 2008), enhance stem cell availability and activity in the muscle of young and old animals (Cerletti et al., 2012), and increase hippocampal neural stem and progenitor cell proliferation in aging mice (Park et al., 2013b). Considering that sirtuins are NAD‐dependent protein deacetylases directly activated by CR, it could be proposed that they may mediate some of the beneficial effects of CR on normal stem cells in adult somatic tissues. However, this is a relatively unexplored area of research and there is lack of experimental evidence to either support or counter this hypothesis.
 Only very recently, it was reported that SIRT1 is necessary for the expansion of intestinal stem cells (ISCs) upon CR. More specifically, CR results in deacetylation of p70 ribosomal S6 kinase due to SIRT1 activation, which consequently promotes its phosphorylation by mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1). This signal‐response mechanism mediates the increase in both protein synthesis and number of ISCs, even as mTOR signaling is turned down by CR in more differentiated cells (Igarashi & Guarente, 2016). Similarly, little is known about the role of sirtuins as mediators of the CR‐induced effect on tumorigenesis. As previously mentioned, cancer was among the age‐related diseases which exhibited a delayed onset in response to CR in several early studies (Hursting et al., 1994; Berrigan et al., 2002; Mai et al., 2003). Thus, it is rather surprising that there is a lack of experimental data to address the contribution of sirtuins in the inhibitory effect of CR on tumorigenesis. Regarding SIRT1, which is the only sirtuin studied so far, its overexpression failed to influence the anticancer effects of every‐other‐day fasting (a variation in CR), suggesting that SIRT1 may play a limited role in the effects of CR on cancer (Herranz et al., 2011). Undoubtedly, future studies are necessary to check more thoroughly the role of sirtuins under this setting. However, it seems a very intriguing question to ask whether sirtuin‐directed functions may regulate either CSCs or non‐CSCs, given that cancer is now viewed as a stem cell disease. This is further supported by recent evidence highlighting the effect of CR on unique characteristics of CSCs such as EMT (Dunlap et al., 2012), protein synthesis (Lamb et al., 2015), metabolic plasticity (Peiris‐Pages et al., 2016), as well as the importance of the HIF pathway in regulating metabolism, cellular responses to hypoxia and stemness (Lim et al., 2010; Zhong et al., 2010; Yun & Lin, 2014), which are all processes previously shown to be regulated by sirtuins. It is hoped that future research will shed light on mechanisms underlying the interplay between CR, sirtuins, and stem cells.

Conclusion/Future directions

Emerging evidence suggests that sirtuins could be placed at the crossroads of stemness,  and cancer. This is based on the plethora of functions they regulate both in normal stem cells and in CSCs. However, it is clear that we are just starting to appreciate the importance of identifying specific processes regulated by the different members of the sirtuin family in a tissue‐, cell type‐, and genetic‐specific context. This might be necessary in order to gain a better understanding of their role and fill current knowledge gaps in the field. With this in mind, it is worth mentioning that most of the previous studies, including the published papers presented in this review article, have followed a targeted approach regarding elucidation of mechanisms regulated by sirtuins. To do so, they were focused on either unraveling how sirtuins regulate signaling pathways/processes already implicated in stemness or exploring whether previously well‐established functions of sirtuins play a significant role in stem cells. Toward this direction, it could be proposed that implementation of unbiased high‐throughput experimental approaches would provide more mechanistic insights. Proteomics have been employed in the past to identify sirtuin‐specific interacting proteins and substrates. The regulatory role of SIRT2 on anaphase‐promoting complex (APC/C) during mitosis was identified based on a proteomics approach that revealed its interaction with proteins of the complex including the APC activator proteins Cdc20 and Cdh1 (Kim et al., 2011). Recently, proteomics were used to elucidate the mitochondrial sirtuin protein interaction landscape showing that this experimental approach can uncover novel functions and/or substrates (Yang et al., 2016). Thus, it could be suggested that similar approaches on stem and progenitor cells or CSCs would identify novel functions of sirtuins. Furthermore, recent advances in high‐resolution mass spectrometry‐based proteomics have enabled the study of the acetylome under different experimental conditions establishing acetylation as an equally widespread PTM as phosphorylation (Kim et al., 2006; Choudhary et al., 2009, 2014). Given that similar approaches have enabled the identification of sirtuin‐specific deacetylation targets (Hebert et al., 2013; Vassilopoulos et al., 2014), it would be reasonable to suggest that studying the acetylome in the context of stem cells/progenitors or CSCs would reveal novel functions/substrates regulated at the post‐translational level. In a similar way, a detailed characterization of target genes epigenetically regulated by sirtuins in specific subcellular populations could help shape new directions in this field and complement previous comprehensive studies focused on the analysis of the transcriptome, DNA methylome, and histone modifications (Sun et al., 2014) in stem cells. Collectively, such studies will provide novel insights into both aging and cancer.

måndag 6 maj 2019

Panethin solu ja keliakia . refraktäärinen keliakia ja T-solulymfooman kehitys

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Paneth+cells%2C+Coeliacia

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29787419

2018 Aug;30(8):828-837. doi: 10.1097/MEG.0000000000001168.

A locus at 7p14.3 predisposes to refractory celiac disease progression from celiac disease.

Approximately 5% of patients with celiac disease (CeD) do not respond to a gluten-free diet and progress to refractory celiac disease (RCD), a severe progression that is characterized by infiltration of intraepithelial T lymphocytes (IEL). Patients with RCD type II (RCDII) show clonal expansions of intraepithelial T lymphocytes that result in a poor prognosis and a high mortality rate through development of aggressive enteropathy-associated T-cell lymphoma. It is not known whether genetic variations play a role in severe progression of CeD to RCDII.
PATIENTS AND METHODS:
We performed the first genome-wide association study to identify the causal genes for RCDII and the molecular pathways perturbed in RCDII. The genome-wide association study was performed in 38 Dutch patients with RCDII, and the 15 independent top-associated single nucleotide polymorphism (SNP) variants (P<5 56="" and="" dutch="" french="" in="" independent="" p="" patients="" rcdii.="" replicated="" were="" with="">RESULTS:
After replication, SNP rs2041570 on chromosome 7 was significantly associated with progression to RCDII (P=2.37×10, odds ratio=2.36) but not with CeD susceptibility. SNP rs2041570 risk allele A was associated with lower levels of FAM188B expression in blood and small intestinal biopsies. Stratification of RCDII biopsies based on rs2041570 genotype showed differential expression of innate immune and antibacterial genes that are expressed in Paneth cells.

CONCLUSION: We have identified a novel SNP associated with the severe progression of CeD to RCDII. Our data suggest that genetic susceptibility to CeD might be distinct from the progression to RCDII and suggest a role for Paneth cells in RCDII progression.

PMID:
29787419
PMCID:
PMC6373482
DOI:
10.1097/MEG.0000000000001168
[Indexed for MEDLINE]
Free PMC Article

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11986981
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2151084 

Keliakia, gluteeniton dieetti ja Lgr5(+)pintatreseptorit kryptan pohjan pylväsmäisissä soluissa

ESIM:  
Veressä kiertävät hematopoieettiset kantasolut (HSC) ja oletettu suoliston kantasolu(ISC) keliakiataudissa.
https://www.researchgate.net/publication/279966821_Circulating_hematopoietic_stem_cells_and_putative_intestinal_
stem_cells_in_coeliac_disease

Abstract
The intestinal stem cells (ISC) modulation and the role of circulating hematopoietic stem cells (HSC) in coeliac disease (CD) are poorly understood.
 Our aim was to investigate the longitudinal modifications in peripheral blood HSC traffic and putative ISC density induced by gluten-free diet (GFD) in CD. 
Thirty-one CD patients and 7 controls were enrolled. Circulating CD133(+) and CD34(+) HSC were measured by flow cytometry, at enrolment and after 7 days and 1, 3, 6, 12, and 24 months of GFD. Endoscopy was performed at diagnosis and repeated at 6, 12, and 24 months following GFD. 
We used the Marsh-Oberhuber score to evaluate the histological severity of duodenal damage; immunohistochemistry was employed to measure the intraepithelial lymphoid infiltrate (IEL, CD3(+) lymphoid cells) and the putative ISC compartment (CD133(+) and Lgr5(+) epithelial cells).
 At enrolment, circulating HSCs were significantly increased in CD patients and they further augmented during the first week of GFD, but progressively decreased afterwards.
 CD patients presented with villous atrophy (VA, nukan surkastuma) ), abundant IEL and rare ISC residing at the crypt base.
Upon GFD, IEL progressively decreased, while ISC density increased, peaking at 12 months. After 24 months of GFD, all patients were asymptomatic and their duodenal mucosa was macroscopically and histologically normal.
 In active CD patients, the ISC niche  (kantasolulokero)  is depleted and there is an increased traffic of circulating HSC ( hematopoieettinen kantasolu) versus non-coeliac subjects.
 GFD induces a precocious (varhaiskypsä) mobilization of circulating HSC, which is followed by the expansion of the local ISC compartment, leading to mucosal healing and clinical remission.
  • Duodecim 7/2019 julkaisee artikkelin Suoliston kantasolut

 Sen on koostaneet Simon Andersson, Kalle Luopajärvi, Nalle Pentinmikko ja Pekka Katajisto
Jo 1950- luvulla tiedettiin, että suolen mitoottiset solut sijaitsevat ainoastaan kryptassa ja että tytärsolut vaeltavat sieltä pois.
Vuonna 1974 kaikkien suolen epiteelin solutyyppien osoitettiin syntyvän kryptan pohjalla Panethin solujen välissä sijaitsevista hoikista soluista, joita kutsuttiin kryptan pohjan pylväsmäisiksi soluiksi (CBC). radioaktiivisella tymidiinillä  leimattiin  koe-eläimien  CBC solut  ja tymiidiini* rikastui kuuden tunnin jälkeen kantasoluihin. Kolme päivää myöhemmin leimattu tymidiini* nähtiin nukkalisäkkeissä kaikissa erilaistuneissa soluissa ja kahden viikon päästä myös Panethin soluissa.
SUOLEN KANTASOLUT (ISC)  sijaitsevat kryptojen pohjalla, jossa ne ovat järjestäytyneet säännöllisesti PANETHIN  solujen  väliin. (CBC =  crypt base columnar cells =   kryptan pohjan pylväsmäiset solut).
PANETHIN SOLUT   erittävät  ohutsuolen luumeniin antimikrobiaalisia yhdisteitä (lysotsyymiä ja defensiinejä m.m.), joiden ansiosta suolirauhaset ovat lähes steriilejä (normaalisti). Panethin solut ovat ainoa ohutsuolen erilaistunut solutyyppi, joka ei liiku kryptasta ylöspäin nukkalisäkkeeseen, vaan suuntaa kryptan pohjalle.

KANTASOLUT (CBC)  jakautuvat kryptan pohjalla  kerran päivässä ja tytärsoluista toinen liikkuu ylöspäin monistamisvyöhykkeeseen  (transit-amplifying zone), missä ne noin kahden päivän kuluessa jakautuvat edelleen neljästä viiteen kertaan kunnes lopulta erilaistuvat.
Muut erilaistuvat solut vaeltavat  krypta-nukkalisäkeakselia pitkin ja saavutettuaan nukkalisäkkeen pään käyvät läpi ohjelmoituneen solukuoleman ( apoptoosi) sekä karistuvat luumeniin, jossa ne sekoittuvat mikrobien ja sulamattomien ruuan osien kanssa ulosteeksi.

Lgr5 
Kantasolujen tunnistaminen helpottui vuonna 2007, kun osoitettiin, että CBC:t ilmentävät -pintareseptoria (leusiinipitoisen toiston sisältäviä G-proteiiniin kytkeytyneitä 5-reseptoreja).
(leucine-rich-repeat-containing G-protein-coupled receptor 5), Lgr5. 
Suolistosyöpätutkimuksessa tapahtuu Wnt-signalointireitin  muutoksia ja  niistä muutoksista valikoitiin 80 geenin ryhmä. Näistä geeneistä suurin osa ilmeni laajasti normaalissa suolessa, mutta pieni osa osoitti spesifistä ilmentymistä kryptan pohjalla Panethin solujen välissä (siis  CSC soluissa).
Yksi näistä oli Lgr5. Kun Lgr5 löydettiin kantasoluista , sen toimintaa ei vielä tunnettu, mutta myöhemmin havaittiin, että se on itse asiassa kantasoluille välttämätön Wnt-signaloinnin vahvistaja. Yksittäistä Lgr5(+) solua seuraamalla osoitettiin, että kaikki erilaistuneet solut nukkalisäkkeissä  (villus)  olivat lähtöisein Lgr5-positiivisista soluista ja että vielä monen kuukauden jälkeenkin  leimatut Lgr5- positiiviset solut  pysyivät kryptan pohjalla.
Lgr5 esiintyy myös monien muiden kudosten kantasoluissa, esim. mahalaukussa (ventriculus), haimassa (pancreas) , maksassa( hepar), munuaisissa ( renum) ja maitorauhasissa ( gl. mammae).
Seuraava iso edistysaskel oli Lgr5-positiivisten kantasolujen eristäminen ja viljeleminen koeputkessa (in vitro)(2009).
Organoidien, minikudosten, kasvattaminen mahdollistui:
 Organoidit kasvatetaan  tyypillisesti soluväliaineen proteiineista koostuvassa kolmiulotteisessa geelissä, jossa kantasoluista voidaan sopivien kasvutekijöiden avulla tuottaa kyseisen kudoksen solu- ja kudoshierarkiaa muistuttavia organoideja. 

Entä suolen organoidit?
Suolen organoidit muistuttavat  todellista suolta monella eri tavalla. Kantasolut sijaitsevat organoidien kryptoissa, joissa ne jakautuvat ja tuottavat epiteelin kaikkia solutyyppejä. Organoidien avulla suolen epiteelin uudistumista on voitu tutkia entistä kontrolloidummin. Ne tarjoavat erinomaisen työkalun kantasolubiologiaan, syöpätutkimukseen ja uusien lääkeaineiden seulontaan.

NICHE, kantasolulokero, kantasolujen pesä 

Yksilön kantasolut sijaitsevät näissä mikroympäristöissä, kantasolujen pesissä, kantasolulokeroissa. Suolistossa tämä lokero on kryptan pohjalla, missä Lgr5(+) kantasolut sijaitsevat.  Lokeron tehtävä on suojella kantasoluja ympräistön rasituksilta ja estää erilaistumiseen johtavien signaalireittien toimintaa. Lisäksi kantasolulokero määrittää, kuinka paljon kantasoluja on.  Liian vähäinen määrä voi johtaa kudoksen uusiutumiskyvyn heikkenemiseen, kun taas suuri kantasolumäärä lisää liikakasvun ja syövän riskiä.  

OHUTSUOLESSA kantasolut sijaitsevat erilaistuneiden Panethin solujen välissä. PANETHIN solut osallistuvat synnynnäisen immuniteetin toimintaan säätelemällä mikrobiflooran koostumusta. Vuonna 2009   havaittiin, että nämä solut myös tuottavat kantasoluille tärkeitä Wnt-, D11- ja epidermaalisia kasvutekijöitä Myöhemmin osoitettiin, että Panethin solut aistivat  yksilön ravitsemustilaa. Kun ruokaa saadaan runsaasti, Panethin solut ohjaavat  kantasoluja tuottamaan lisää ravinnon imeytymiseen tarvittavaa kudosta. Ravinnon vähetessä  panethin solut lisäävät kantasolujen määrää, jota ravinnon lisääntyessä sen imeytymineen tarvittavan kudoksen tuotaminen nopeutuu. 

PAKSUSUOLESSA kantasolujen tukitehtävää hoitavat (Panethin solujen sijaan) muut sekretorisen linjan solut . 

Tämän lisäksi suoliston kantasolulokeroon kuuluvat oleellisesti myös epiteelinalaiset strooman solut, jotka tuottavat paitsi Wnt-ligandeja ja erilaistumista estäviä luun morfogeneettisen proteiinin (BMP) estäjiä, myös Wnt-signaalia vahvistavia R-spondiineja, joiden  reseptori on Lgr5 kantasolumarkkeri.

Epiteelisolujen muovautuvuus

Tiehä jakaantumistahti altistaa kantasolut erilaisille vaurioille.  Lgr5-positiivisten kantasolujen lisäksi kryptassa on ehdotettu oelvan erillinen hitaammin jakautuva ja vaurioita paremmin kestävä kantasolupopulaatio. Osin historiallisista syistä tätä populaatiota kutsutaan usein +4-kantasoluiksi, ( reservikantasolu), mikä viittaa niiden sijaintiin kryptan pohjalta laskien, 
Hierarkia-malli: Tuon  toisen kantasolupopulaation on esitetty muodostavan hierarkian, jossa harvoin jakautuvat kantasolut tuottaisivat nopeasti jakautuvia kantasoluja ja vähentäisivät näin vaurioiden syntymistä hitaasti jakautuvissa soluissa. Hierarkkista mallia ei ole suoraan osoitettu vääräksi. 
Matemaattiset mallit suolen kantasoludynamiikasta tukevat yhden kantasolupopulaation mallia..
Puuttuu lisäksi toista kantasolua osoittavia markkereita.  
Useiden eri geenien ilmentymisen (Bmi1, Lrig1, Hopx, Tert) on ehdotettu määrittävän Lgr5-positiivisista soluista erillistä kantasolupopulaatiota, mutta  myöhemmissä tutkimuksissa on kuitenkin havaittu, että nämä geenit ilmentyvät "+4"-sijainnin lisäksi laajasti kryptan pohjalla ja myös Lgr5- positiivisissa soluissa. 
Nykykäsitys on että +4-solut ovat niin sanottuja reservikantasoluja, jotka aktivoituvat vasta Lgr5- positiivisiin kantasoluihin kohdistuvan vaurion seurauksena.  reservikantasoluina toimivien solujen olemassaoloon viittaavat esim. havainnot siitä, että Lgr5-positiivisten solujen hävittäminen ei pysäytä epiteelin uusiutumista. Lgr5-positiivisten solujen tärkeyden osoittavat kuitenkin kokeet, joissa niiden keinotekoinen poistaminen herkisti suolen säteilyn aiheuttamille vaurioille. 
Vauriotilanteita tarkemmin tutkittaessa on yllättäen havaittu, että selkeän hierarkian sijaan hyvin monenkaltaiset suolen solut pystyvät toimimaan reservikantasoluina. ESIM. ionisoivan säteilyn tai solunsalpajien seurauksena sekretorisen linjan eri soluiksi erikoistuvat solut tai jopa täysin erilaistuneet Panethin solut voivat palautua takaisin Lgr5-positiivisiksi kantasoluiksi ja palauttaa epiteelin uusiutumiskyvyn.  ( Huom. toimii kuten  Puolustusarmeija katastrofitilanteessa, sodassa).
Sittemmin on osoitettu myös enterosyyteiksi erilaistuvien solujenkin toimivan reservikantasoluina. 

KRYPTAN SOLUT ovat HÄMÄSTYTTÄVÄN MUOVAUTUMISKYKYISIÄ ja lähes mikä tahansa kryptan solu voi PALAUTUA kantasolulokerun (niche)  ansiosta kantasoluksi ja turvata näin suolen uusiutumisen. 
Mex3a-geeni
Lgr5- positiivisista soluista  on löydetty myös Mex3a- geeniä ilmentävä alajoukko, jonka solut jakautuvat muita Lgr5-positiivisia soluja harvemmin ja kestävät paremmin DNA-vaurioita.  On siis mahdollista, että raportoidut +4-kantasolujen ominaisuudet selittyvätkin osittain Lgr5-positiivisten solujen heterogeenisyydellä ja  osittain erilaistuneiden solujen plastisella muovautumisella kantasoluiksi.  

Kuinka nämä vaurioissa aktivoituvat eri mekanimsit suhtautuvat toisiinsa? Toistaiseksi on vielä epäselvää, mitkä solutyypit ja mekanismit ovat merkittävästi vastuussa regeneraatiosta fysiologisten vaurioiden yhteydessä tai vaihteleeko mekanismi  erityyppisten vaurioiden välillä.  Lisäksi muovautuvuutta on toistaiseksi tutkittu vain eläinmalleilla. 
SUOLISTOSAIRAUDET
Maailmanlaajuisesti toiseksi eniten syöpäkuolemia on mahalaukun ja suoliston syövistä. 
---2000- luvun alussakaan ei tunnettu kantasolujen osuutta suolistosyövän patologiassa. 
 Työkalut tämän selvittämiseksi paranivat Lgr5- kantasolumarkkerin löytämisen myötä (2007).
  • Eläinmalli (hiiri): Suolen adenoomat syntyvät kantasolujen mutaatioiden vuoksi.
  • Adenoomista löytyy normaalin kudoksen kaltainen soluhierarkia, jossa mutatoituneet Lgr5-positiiviset solut ylläpitävät kasvaimen kasvua;  ne solut poistamalla pystytään hillitsemään primaarikasvaimen kasvua. Löydösten perusteella syövän kasvua estävän hoidon tulisi kohdistua kasvaimen kantasoluihin, n.s. syöpäkantasoluihin ( cancer stem cell).  
  • Kasvaimen muut solut ovat kuitenkin muovautuvia normaalin kudoksen tapaan ( siis: palautuvia ja uudelleen ohjelmoitavissa), ja syöpäkantasolujen poiston jälkeen erilaistuneemmat syöpäsolut muuntuvat Lgr5-positiivisiksi kantasoluiksi. Varsinaiset kantasolut eivät kuitenkaan ole ainoita soluja, jotka mutatoituessaan voivat synnyttää kasvaimia, vaan  tulehdustekijöiden ja erittäin rasvapitoisen ravinnon on osoitettu muuttavan suolen muita soluja kantasolujen kaltaisiksi ja lisäävän näin suoliston kasvainten määrää ainakin hiirikokeissa. (Beyaz S. et al. 2016:  High-fat diet enhances stemness and tumorigenicity of intestinal progenitors). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26935695
( Oma kommentti välillä:  On liian yksinkertainen  ja  tuloksiltaan   arvaamaton  keino kiertää gluteenin hankaluuksia lisäämällä ravinnon rasvoja ja öljyjä. Tästä voi ilmeisesti tulla   epäsuorasti haittaa  "tuntemattomalta taholta" eli  heikentyneestä suoliston pinnan  korjaantuvuudesta. Siis edelleenkin gluteenittomien  hiilihydraattipitoisten tuotteiden valmistuksella on tosi tärkeä sijansa).

Tulehdukselliset  suolistosairaudet ovat yhä suurempi ongelma erityisesti kehittyneissä maissa.  Tähän tautiperheeseen kuuluvien tautien (Crohnin tauti sekä haavainen ja välimuotoinen paksusuolitulehdus ) tarkka etiologia on vielä ( 2019) epäselvä, mutta monet ympäristötekijät vaikuttavat merkittävästi  taudin syntyyn.

Strooman immuunisolujen lisäksi kantasoluja tukevien Panethin solujen on hiirikokeissa havaittu osallistuvan tulehduksellisten suolistosairauksien muodostumiseen.
Mielenkiintoista on myös, että tulehduksellisia suolistosairuksia sairastavien epiteeli ylläpitää tautitilanteessa havaittuja geenien ilmentymisen muutoksia myös organoidiviljelmissä. On mahdollista, että ulehdukselliset suolistosairaudet vaikuttavat myös suoliston kantasoluihin ja niiden kykyyn tuottaa toimintakykyistä epiteeliä senkin jäkeen, kun muut ympäristön vaikutukset on eliminoitu.

Suolistosyöpien genettinen tausta tunnetaan verrattain hyvin. Kuitenkin suoliston syöpien laajakirjoisuutta enentää (yhdessä perinnöllisten ja ympäristötekijöiden kanssa)    lisämutaatioita kerryttävät, hallitsemattomasti jakautuvat syöpäsolut.
Suolen kudosnäytteistä (potilasbiopsia) voidaan jo perustaa organoidiviljelmä ja vertailla kunkin potilaan terveen kudoksen ja muuntuneiden solujen  vastetta saatavilla oleviin hoitomenetelmiin.(2016, 2018).
Tulehduspotilaasta eristettyjen  solujen vastetta  ympäristön ärsykkeisiin, ravintoon, mikrobiomiin ym voidaan tutkia organoideilla . Suolistosyöpien hoito voitaneen  jatkossa  toteuttaa nykyistä yksilöllisemmin.
Organoidit mahdollistavat myös perinnöllisten tautien hoidon paremman kohdentamisen ja niillä voi  ohjata yksittäisten potilaiden räätälöityjä hoitoja.
Tulevaisuudessa:  geenivirheiden korjaamista, suolen epiteelin korvaamista muokattujen organoidisiirrännäisten avulla ( Saini A. CF patients benefit from mini guts. 2016)
 Organoidit mahdollistavat kudostyyppisen kasvatuksen,  mutta  on vaativaa mallintaa niiden avulla epiteelin ja mesenkymaalisen kudoksen vuorovaikutusta tai mikrobiomin merkitystä  suolen luumenissa.   Asian korjaamiseksi kehitetään kudossiruja  "organ-on- a-chip" eli kasvatetaan keinotekoisesti luoduissa kanavissa suolen epiteeliä, jolloin mikrobit tai lääkeaineet voidaan annostella  "suolensisäisesti".

Tieto kudoskantasoluista on lisääntynyt merkittävästi  viimeksi kuluneen vuosikymmenen aikana.
Suolen kantasolututkimus on valaissut suolen uudistumisen dynamiikkaa, edesauttanut muiden kudosten kantasolujen tunnistamista ja niiden toiminnan ymmärtämistä. Ymmärretään  jo verrattain hyvin suoliston tasapainotilanteessa vaikuttavien signaalireittien toimintaa. Kuitenkin  kantasolujen merkitys ja muutokset useiden suolistosairauksien yhteydessä vaativat lisää tutkimusta,  uusimmat tutkimukset ovat paljastaneet jopa tuntemattomia solutyyppejä ja korjanneet  aikaisempia käsityksiä solujen luokittelusta. 
 Haber AL  et al.  A single cell survey of the small intestinal epithelium (2017)
Perinnöllisistä geenivirheistä johtuvien suolisto-ongelmien korjaaminen tarkan geenimuokkauksen avulla on jo mahdollista organoidiviljelmissä.  Muokattuja organoideja pystytään jo istuttamaan epiteeliin eläinmalleissa, mikä avaa uusia mahdollisuuksia lähitulevaisuudessa. 

fredag 18 januari 2019

Johannes 21: 5

-" Lapset , onko teillä  jotakin syötävää?"
-
_" Kyllä on , kiitos!
Gluteenitonta ja laktoositonta  näkkileipää Saksasta.
 Sardiiniä öljyssä ja sitruunassa Kroatiasta.
Viikunoita Italiasta.
Juomavettä  Ruotsista".

18.1. 2019.

onsdag 12 december 2018

CD26 (2q24.2), DPP4, Dipeptidyylipeptidaasi 4. Eräs syöpäkantasolubiomerkitsijä

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/1803
Also known as
CD26; ADABP; ADCP2; DPPIV; TP103
Summary
The protein encoded by this gene is identical to adenosine deaminase complexing protein-2, and to the T-cell activation antigen CD26. It is an intrinsic membrane glycoprotein and a serine exopeptidase that cleaves X-proline dipeptides from the N-terminus of polypeptides. [provided by RefSeq, Jul 2008]
Expression
Biased expression in small intestine (RPKM 70.7), placenta (RPKM 57.1) and 13 other tissues See more
Orthologs mouse all
Preferred Names
dipeptidyl peptidase IV
ADCP-2
DPP IV
T-cell activation antigen CD26
adenosine deaminase complexing protein 2
dipeptidyl peptidase IV
dipeptidylpeptidase 4
dipeptidylpeptidase IV (CD26, adenosine deaminase complexing protein 2)
Structure, History 
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/NP_001926.2
ENSP00000353731.3, ENST00000360534.7
Conserved Domains (3) summary
COG1506
Location:398764
DAP2; Dipeptidyl aminopeptidase/acylaminoacyl peptidase [Amino acid transport and metabolism]
pfam00326
Location:559763
Peptidase_S9; Prolyl oligopeptidase family
pfam00930
Location:108478
DPPIV_N; Dipeptidyl peptidase IV (DPP IV) N-terminal region
 Kommentti:
Kyse on  entsyymistä, joka pystyy pilkkomaan esim  gliadiinin prolamiineja PQQQ, QQQP,  PQQP

Related articles in PubMed


 
2018 Mar 29;555(7698):673-677. doi: 10.1038/nature26138. Epub 2018 Mar 21.
Hepatocyte-secreted DPP4 in obesity promotes adipose inflammation and insulin resistance.
Obesity-induced metabolic disease involves functional integration among several organs via circulating factors, but little is known about crosstalk between liver and
Obesity-induced metabolic disease involves functional integration among several organs via circulating factors, but little is known about crosstalk between liver and visceral adipose
 tissue (VAT). In obesity, VAT becomes populated with inflammatory adipose tissue macrophages (ATMs). In obese humans, there is a close correlation between adipose tissue inflammation and insulin resistance, and in obese mice, blocking systemic or ATM inflammation improves insulin sensitivity. However, processes that promote pathological adipose tissue inflammation in obesity are incompletely understood.
Here we show that obesity in mice stimulates hepatocytes to synthesize and secrete dipeptidyl peptidase 4 (DPP4), which acts with plasma factor Xa to inflame ATMs.
 Silencing expression of DPP4 in hepatocytes suppresses inflammation of VAT and insulin resistance; however, a similar effect is not seen with the orally administered DPP4 inhibitor sitagliptin. Inflammation and insulin resistance are also suppressed by silencing expression of caveolin-1 or PAR2 in ATMs; these proteins mediate the actions of DPP4 and factor Xa, respectively.
Thus, hepatocyte DPP4 promotes VAT inflammation and insulin resistance in obesity, and targeting this pathway may have metabolic benefits that are distinct from those observed with oral DPP4 inhibitors.
PMID:29562231 PMCID: PMC6021131 DOI: 10.1038/nature26138
 https://www.nature.com/articles/nature26138

(Ajatus mikä tästä heräsi:
DPP4 (CD26) geeni koodaa etnsyymiä joka pystyy pilkkomaan X-P  proliiniioligopeptidejä N-terminaalisesti.
sellaisia peptidejä  voi  kierrellä veressä ruoansulatuksesta esim gluteenipitoisen  ruoan jälkeen, erikokoisia    antigeenejä.  Voisivatko ne jollain tavalla  indusoida maksan koettamaan tuottaa enemmän DPP4 entsyymi?
Vai- kuten tässä puhutaan,  obesitas -tilassa, jossa ylimääräenergiaa on rakennettu endogeeneille molekyyleille, kuten  TG ja aminohapot tai hexosaminitien tuotteet, koska  X-P rakenteita ilmenee.   Endogeenisti voi  syntyä  glutamiinia Q ja proliinia P ja niillä on tietysti  rakennekäyttöä.( Endogeeni palauttaminen essentielleillä aminohapoilla ei ole niin runsas tai mahdollinen tie, joten endogeenisesti voi muodostua tällaisia QP sisältäviä  oligopeptidejä, jotka voivat  heijastaa  ylimäärin   kertyvää  proteiinipitoista ainetta. Nehän    fiksaavat samalla typpeä.  Lisäksi tavallinen  ravinotaine  gluteeni tuottaa paljon QP aminohappoja.

Tuossa  artikkelsissa vain sanottiin, että DPP4 ylössäätyminen  ja kiertäminen verenkierrossa  vaikuttaa  koagulaatiotekijän Xa kanssa  yhteistoimintaa:
DPP4 vaikuttaa caveolin-1:een ja  Xa  vaikuttaa    PAR2  reseptoriin  makrofageissa
Tämä Factor X kuuluu  niihin,  jotka  tarvitsevat funktionaalisuuteensa K1 vitamiinia).
PAR2 on proteinaasilla aktivoituva reseptori 2.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28000723
Gluteeniton dieetti voi olla hyödyksi esim  jonkin aikaa postoperatiivisesti, sillä sen avulla saa vähennettyä exogeenisiä   QP   sisältäviä oligopeptidejä.  Operaation yhteydessa on  luonnollisesti on Xa aktivaatiotilaa endoteelissä.
Jota tällaisten kiertävien  QP pitoisten antigeenien ilmeneminen tavallisilla ihmisillä siis ei keliaakikoilla   leipäaterian ja jauhoaterian jälkeen , ei kaiketi ole tutkittu asia. Minusta vain gluteeni on niin monimutkainen  aminohappopakkaus, että  kiireisen  yhteiskunnan   aterioinnissa  se tuskin ehtii  kunnolla sulaa aminohapoiksi asti ja siitä voi jäädä  antigeenisiä  oligo- ja dipeptidejä  varmaan yhdelle sun toiselle.

Katson tässä välillä ihan tavallista dietäärin proteiinin tietä ruoansulatuksesa:

https://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?ko04974
Tässä  lähteessä on kuva ja  hydrolysoitumattomien di- ja tripeptidien jatkokulkeutumisen kohdalla tarvittava  entsyymi on merkattu kysymysmerkillä artikkelin kirjoituksen aikaan.

Paljon ajattelemista  antaa alla oleva artikkeli:
 http://www.glucagon.com/dpp4.html
Liukoinen DPP4 indusoi mikrovaskulaarisen endoteelin dysfunktiota vaikuttamalla proteinaasilla aktivoituvaan  reseptoriin PAR2  ja aiheuttamalla TXA2 vapautumista ( tromboksaani A2),