Способность переваривать и расщеплять пищу требует гармонизации десятков различных типов клеток и многих тканей.
Члены лаборатории слева направо: Джейк Боренкофф, Эбигейл Вульф, Анна Миенко, Юлиана Ниязова (верхний ряд); Остин Ирвин, Брайан Кофланович, Владимир Грубишич, Джульетта Инсинга (средний ряд); Энтони Пелликано, Абдул Вахид, Александр Каминер (нижний ряд).
Возглавляет этот процесс сеть нервных клеток кишечника, энтеральная нервная система, которая проходит через стенки кишечника и функционирует почти независимо от мозга, за что даже получила прозвище «второй мозг». Как и мозг, эта система состоит из двух типов нервных клеток: нейронов и глиальных клеток.
Однако многое остается неизвестным о том, как эти клетки способствуют развитию многих желудочно-кишечных и неврологических заболеваний. Вот где нейробиолог Владимир Грубишич, доктор медицинских наук.Входит доцент кафедры биомедицинских наук Колледжа остеопатической медицины (NYITCOM).
При содействии научного сотрудника Энтони Пелликано, MSи два десятка студентов-исследователей в своей загруженной лаборатории, Грубишич стремится разгадать эти микроскопические загадки и предоставить результаты, которые могут проложить путь к новым методам лечения пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК), синдромом раздраженного кишечника (СРК), раком толстой кишки, аутоиммунными заболеваниями, метаболическими заболеваниями и нервно-психическими расстройствами.
New York Tech News побеседовала с Грубишичем, чтобы узнать больше об исследованиях его команды.
Что такое глиальные клетки?
Термин «глия» происходит от древнегреческого слова «клей», что отражает убеждения нейробиологов 19-го и начала 20-го веков, которые теоретизировали, что эти клетки функционируют исключительно как соединительная ткань, которая просто удерживает нейроны вместе. Теперь мы знаем, что глиальные клетки делают гораздо больше, чем просто обеспечивают структурную и пассивную поддержку нейронов — они активно регулируют многие важные процессы, включая обучение, память, дыхание и сон.
В центральной нервной системе существует много типов глии, например, в головном и спинном мозге, а также в периферической нервной системе. Между тем, глиальные клетки кишечника находятся в желудочно-кишечной системе (ЖКТ), встроены во все слои пищеварительной трубки, где они активно участвуют в регуляции нервных рефлексов кишечника, таких как моторика и секреция.
Как эти клетки потенциально связаны с желудочно-кишечными заболеваниями?
В здоровых условиях кишечная глия действует как клеточный центр, взаимодействуя с иммунными клетками кишечника, эпителиальными клетками, образующими внутреннюю оболочку кишечного барьера, и нервами. Таким образом, они играют ключевую роль в поддержании функции желудочно-кишечного тракта и измерении иммунных реакций.
Кишечный барьер устроен так, чтобы быть избирательно проницаемым, что позволяет усваивать питательные вещества, не пропуская при этом вредные вещества. Однако кишечная глия также может способствовать воспалению и дисфункции за счет увеличения проницаемости барьера. В этих условиях, известных как «дырявый кишечник», токсины и микроорганизмы могут проходить через кишечный барьер, вызывая локальное воспаление внутри стенки кишечника, что может еще больше усугубить проницаемость барьера и увеличить риск утечки вредных соединений в кровоток. Это состояние связано с желудочно-кишечными заболеваниями, такими как болезнь Крона (тип ВЗК), а также с различными системными расстройствами, такими как рассеянный склероз, диабет I и II типа, ожирение и метаболический синдром, аутизм, тревога, депрессия, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, и это лишь некоторые из них. Мы изучаем специфические клеточные и молекулярные механизмы, которые регулируют эпителиальный барьер кишечника в норме и при заболеваниях; эта работа потенциально может открыть новые возможности для лечения синдрома повышенной проницаемости кишечника.
Как студенты участвуют в этом исследовании?
Роли студентов адаптируются на основе их образования и теоретических знаний, предыдущего опыта работы в мокрых лабораториях, а также их собственных склонностей, мотиваций или ограничений. Обычно каждый учится препарировать консервированные ткани кишечника животных, а также базовому иммуноокрашиванию, визуализации с помощью флуоресцентного микроскопа и анализу изображений. Другие обязанности могут включать работу с живыми образцами, например, анализы моторики кишечника или кишечной проницаемости in vivo; эксперименты на живых тканях кишечника, включая сократимость гладких мышц кишечника, визуализацию кальция in situ и электрофизиологию тканей; и эксперименты in vitro с культивируемыми клетками, выделенными и полученными из тканей животных.
Вскоре мы начнем получать кишечные биообразцы от пациентов-людей через наших сотрудников из Колумбийского университета. При достаточной приверженности времени и мотивации студенты также могут работать с флуоресцентной микроскопией мирового класса со сверхвысоким разрешением и пространственной транскриптомикой, расположенной в Центре биомедицинских исследований, инноваций и визуализации. Обычно в влажной лаборатории одновременно работают от четырех до семи студентов.
Какие студенты сейчас работают в вашей лаборатории?
В настоящее время сюда входят студенты NYITCOM. Сайида Афгани, Джейк Боренкофф, Кэтрин Гилпин, Шона Харни, Джульетта инсо, Остин Ирвин, Мэдисон Калтер (совместно с преподавателями NYITCOM Юлия Молнар, доктор философии.и Брайан Битти, доктор философии), Богдан Клоцкая, Брайан Кофланович, Alexander Malayev (совместно с преподавателями NYITCOM Ольга Савинова, к.б.н.), Анна Поженко, Юлиана Ниязова, Эндрю Новелло, Энейа Сахлул, Шимон Самборски, Рупиндер Сингх, Абдул Вахид, Эбигейл Вольфи Николаос Ксенакис. В число студентов Нью-Йоркского технологического института в настоящее время входят Марьям Икбал, Александровские камины, Намира Хоссейн, Видиша Махаранаи Кристина Уилсон.
Участвует ли ваша команда в каких-либо других исследованиях?
Мы активно исследуем роль кишечной глии и дырявой кишки в нарушениях нервного развития, таких как аутизм, и нейродегенеративных расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера. Нашим усилиям в этих областях помогает сотрудничество с нейробиологами факультета NYITCOM, в том числе Гонсало Отазу, доктор философии., Рэдди Л. Рамос, доктор философии., и Рэнди Стаут, доктор философии Мы также изучаем дисфункцию кишечника при сердечной недостаточности в сотрудничестве с коллегами-исследователями факультета NYITCOM. Кайе Оджамаа, доктор философии.и Ольга Савинова, к.т.н.
Кроме того, мы работали со следователями факультета Технологического института Нью-Йорка. Майкл Хаджиаргиру, доктор философии.и Генри Руис, доктор философиив Колледже искусств и наук. Недавно мы начали трансляционное исследование модуляторов малых молекул, разработанных и синтезированных нашими сотрудниками из SUNY в Буффало. Совсем недавно мы также начали планировать совместные проекты с Каррер Альгазали, доктор философии.из Колледжа инженерных и вычислительных наук.
Это интервью было отредактировано и сокращено.
