Tyrimas rodo, kaip rotavirusas sukelia sunkią virškinimo trakto ligą

Ankstesniuose tyrimuose, kuriuose buvo naudojami fluorescenciniai kalcio jutikliai ir „time-lapse“ vaizdavimas, mes nustatėme, kad rotaviruso užkrėstos ląstelės rodo nenormalius kalcio signalus, kuriuos galime įsivaizduoti kaip ryškius tarpląstelinių kalcio bangų impulsus, sklindančius iš užkrėstų ląstelių. Buvo žinoma, kad kalcio signalizacija yra susijusi su įvairiais rotaviruso infekcijos aspektais, o mūsų darbas atskleidė dinaminį rotaviruso sukeltų pokyčių pobūdį . "

Daktaras Josephas Hyseris, Studijų autorius korespondentas ir docentas, Virusologija ir mikrobiologija, Baylor medicinos koledžas

Hyseris taip pat yra „Baylor“ Alkeko metagenominių ir mikrobiomų tyrimų centro narys. "Buvo žinoma, kad kalcio signalizacija yra susijusi su įvairiais rotavirusinės infekcijos aspektais, o mūsų darbas atskleidė dinaminį rotaviruso sukeltų pokyčių pobūdį."

Dabartiniame tyrime tyrėjai atliko eksperimentus naudodami mažesnę viruso dozę ir pastebėjo, kad ne tik virusu užkrėstos ląstelės parodė dinamišką kalcio signalą, bet ir gretimos neužkrėstos ląstelės, supančios užkrėstas ląsteles, gamino kalcio bangų impulsus, kurie buvo suderinti su užkrėstų ląstelių pulsais.

Šis stebėjimas parodė, kad užkrėstos ląstelės gali sukelti tarpląstelines kalcio bangas neužkrėstose ląstelėse.

Mokslininkai savo stebėjimą susiejo su 90-ųjų viduryje pasiūlyta koncepcija, rodančia, kad rotaviruso infekuotos ląstelės siunčia signalus į kaimynines neužkrėstas ląsteles, kurios sutrikdo jų funkciją, skatinantis viduriavimą ir vėmimą.

„Mūsų vaizdo įrašai apie gyvą fluorescencinę mikroskopiją, rodančią tarpląstelinio kalcio bangų signalizaciją tiek rotaviruso infekuotose, tiek neužkrėstose ląstelėse, suteikė precedento neturinčią priemonę ištirti siūlomo signalo pobūdį, kuris nebuvo identifikuotas, “-sakė pirmoji autorė daktarė Alexandra L. Chang-Graham, M.D./Ph.D. medicinos mokslų daktaro studijų programos studentė, baigusi daktaro laipsnį. disertaciją, dirbančią Hyserio laboratorijoje.

Suranda signalą

Chang-Graham, Hyseris ir jų kolegos dirbo su trimis skirtingais laboratoriniais modeliais, kad nustatytų signalą, kuris sukelia tarpląstelines kalcio bangas neužkrėstose ląstelėse.

Jie naudojo beždžionių inkstų ląstelių liniją, paprastai naudojamą rotavirusui tirti. Jie taip pat dirbo su žmogaus žarnyno enteroidais, auginimo sistema, kuri apibendrina daugelį žmogaus infekcijos savybių ir naujagimių pelių rotavirusinės infekcijos ir viduriavimo modelis.

Jų tyrimai parodė, kad įtariami kalcio bangų sukėlėjai, pvz., prostaglandinas E2 ir azoto oksidas, nesukėlė kalcio atsako. Tada jie išbandė ATP ir ADP, žinomi kalcio signalizacijos tarpininkai, kurie anksčiau nebuvo susiję su rotavirusine infekcija.

Jie nustatė, kad rotaviruso užkrėstos ląstelės sukėlė tarpląstelines kalcio bangas, išskirdamos ADP, kuris jungiasi prie jo receptorių, P2Y1, ant neužkrėstų kaimyninių ląstelių. Naikina P2Y1 geną, kuris neleidžia ADP signalizuoti, sumažintos tarpląstelinės kalcio bangos.

„Visose trijose modelių sistemose mes nuolat radome įrodymų, kad rotaviruso infekuotos ląstelės signalizuoja apie neužkrėstas ląsteles ADP ir kad tai prisideda prie ligos sunkumo, "Chang-Graham sakė." Mes manome, kad paradigmos keitimas yra tikrasis signalas, ADP, anksčiau net nebuvo radaro “.

ADP signalizacija yra susijusi su sunkių rotaviruso simptomų atsiradimu

Tolesni tyrimai atskleidė anksčiau nežinomą ADP vaidmenį rotaviruso infekcijoje ir replikacijoje, atkreipdamas dėmesį į ADP, kaip svarbų daugelio veiksnių, sukeliančių sunkų viduriavimą ir vėmimą, sukeltą rotaviruso, veiksnį.

Pavyzdžiui, tyrėjai rado įrodymų, kad ADP signalizacija didina rotaviruso infekciją, uždegiminio citokino IL1-alfa ekspresija ir serotonino sekrecija, viduriavimo induktorius.

ADP signalizacija taip pat padidina fermentų, gaminančių prostaglandinus ir azoto oksidą, ekspresiją, gali sukelti rotaviruso infekcijos metu pastebėtų junginių padidėjimą. Užkertant kelią ADP signalizacijai ir tarpląstelinėms kalcio bangoms, sumažėjo aukščiau paminėtų junginių gamyba.

"Pagaliau, mes nustatėme, kad P2Y1 receptoriaus slopinimas sumažino rotaviruso sukelto viduriavimo sunkumą pelės modelyje, “-sakė Chang-Graham.

„Naudojant tarpląstelines kalcio bangas, rotavirusas sustiprina jo gebėjimą sukelti ligas ne tik tiesiogiai užkrėstose ląstelėse. Tai pirmasis virusas, suaktyvinantis ADP tarpininkaujančias tarpląstelines kalcio bangas. Tai gali būti strategija, kurią kiti virusai taip pat naudoja savo šeimininkams sukelti ligas “.

„Mūsų išvados prideda naują ir labai stiprų signalizacijos kelią į rotavirusinio viduriavimo priežastinius mechanizmus, “, - sakė Hyseris.

„Kalbant apie gydymą, tai įdomu, nes šiuo metu kai kurie vaistai, skirti P2Y1, yra ikiklinikiniai, kaip priešuždegiminiai vaistai. Gali būti, kad tokius vaistus galima panaudoti pakartotinai, jei įrodyta, kad jis yra saugus vaikams, vartoti viduriavimui, kurį sukelia rotavirusinė infekcija, gydyti “.

• Mokslininkai daro proveržį tyrinėdami fermentą, susijusį su žuvų kvapo sindromu
• Specifinė bakterinė sRNR vaidina pagrindinį vaidmenį simbiozėje tarp Vibrio fischeri ir kalmarų