新的实时成像技术揭示了细胞修复人员堵塞漏泄的生物屏障

假设你住在一个砖房里，注意到灰浆中的裂缝，让冷空气，雨水和害虫感染。你可以打电话给一个砖匠来修复那些泄漏，并恢复阻碍室外进入的障碍。

以同样的方式，我们体内称为上皮组织的细胞覆盖我们的器官，形成类似墙壁的屏障，保护我们免受细菌，病毒和其他致病入侵者的伤害。当这些细胞之间出现潜在的有害间隙时，分子开关会被翻转以致电维修人员并修复泄漏。

密歇根大学的研究人员利用他们开发的新型实时成像技术，首次直接检测到上皮组织中发生的短暂泄漏。他们的新显微镜屏障测定还使他们发现修复机制涉及称为Rho的蛋白质的局部活化。

新的检测方法有助于深入了解针对上皮屏障的疾病机制 - 由微生物和过敏原引起的疾病，以及各种炎症状态，免疫系统疾病，糖尿病甚至癌症。据研究人员称，该试验可能可用于筛选治疗这些疾病的药物。

该团队的调查结果定于2月14日在发布细胞杂志上发表。Ann Miller是UM分子，细胞和发育生物学系的副教授，该论文的高级作者。第一作者是米勒实验室的研究科学家雷切尔斯蒂芬森，她为她的博士论文开展了这个项目。

“关于上皮组织的一个重要的未解答的问题是：即使细胞改变形状，细胞之间的连接如何能够维持生物屏障?” 米勒说。

在这项研究中，Miller的团队在活蛙胚胎中使用了上皮细胞，这些胚胎的细胞 - 细胞连接在结构和蛋白质组成上与人类上皮组织相似。

在胚胎发育期间，许多上皮细胞一起工作以弯曲和折叠组织。使用他们的新显微镜检测 - 被称为ZnUMBA用于基于锌的超灵敏显微屏障检测 - 研究人员研究了当上皮细胞 - 细胞连接被拉伸时在细胞水平上发生的情况。

他们表明，当细胞 - 细胞连接处伸长时，屏障功能就会发生泄漏。但泄漏是短暂的，表明存在一种主动修复机制。

在进一步调查中，研究人员发现，修复机制涉及蛋白质Rho的局部激活，在突然爆发的活动中他们称之为Rho耀斑。然后Rho激活收缩连接处的蛋白质，修复它。

“我们发现细胞在维持屏障方面通常非常积极主动，”斯蒂芬森说。“这种修复机制很快发生并且非常局部地进行，仅影响细胞连接的一小部分，而不是多个细胞或整个组织。

“我们认为这种积极主动的方法使我们的细胞能够灵活地移动和改变形状而不会损害组织的屏障功能。涉及渗漏屏障的疾病可能是由于修复机制错误或细胞无法检测到泄漏和调节开关。”

斯蒂芬森和米勒实验室的其他成员正在努力确定开关如何在正确的时间和地点翻转以打开Rho，并确定其他蛋白质是细胞修复人员的一部分，以堵塞泄漏的生物屏障。