为了发现这些大型蛇类如何在没有肠隐窝的情况下再生其肠道，科学家们对蟒蛇的RNA基因进行了测序。通过深入了解爬行动物的这一再生过程，旨在帮助其他研究人员提升对人类胃肠疾病的诊断和治疗，这些疾病包括糖尿病、克罗恩病、乳糜泻和癌症。
所有动物都有一定的能力修复和替换其肠道内衬的组织，这一过程称为肠道再生。对于包括人类在内的哺乳动物来说，这一持续而相对较小的细胞更替使肠道能够满足每日的饮食需求。这是通过来自肠隐窝的干细胞实现的——肠壁上的微小凹陷。
与此形成鲜明对比的是，像博伊蛇和蟒蛇这样的蛇类，它们的进食频率较低，可以在无食物情况下存活较长时间，缺乏肠隐窝。然而，它们展示了动物界中最显著的肠道再生实例之一。在长期禁食期间，它们的肠道变得萎缩且几乎无法发挥功能。然而，在进食后，它们的肠道迅速再生，在48小时内尺寸翻倍，并重建许多消化和营养吸收所需的细胞结构。这种转变还导致蛇类生理和代谢的显著变化。
为了更好地了解这些大型蛇类如何在缺乏肠隐窝的情况下再生其肠道，德克萨斯大学阿灵顿分校、UT西南医学中心和阿拉巴马大学的研究人员对蟒蛇的RNA基因进行了测序。从这项爬行动物研究中获得的见解旨在帮助专注于推动人类胃肠疾病诊断和治疗的科学家，包括糖尿病、克罗恩病、乳糜泻和癌症等问题。
“我们利用单细胞RNA测序研究蟒蛇的肠道再生，发现它们激活的保守通路在人与之相似，但以独特的方式激活，”UT阿灵顿分校的生物学教授、文章的第一作者Todd Castoe表示，该文章发表在《美国科学院院刊》上。
“有趣的是，我们发现调节蟒蛇再生的信号通路与人类在用于减肥和2型糖尿病管理的Roux-en-Y胃旁路手术后观察到的通路有显著相似之处，”共同作者、Castoe博士的博士生Siddharth Gopalan说道。
这些发现为肠道再生与机体如何根据营养供给和压力暴露等因素调整其代谢之间的重要联系提供了新的视角。这项研究还阐明了涉及蟒蛇再生的通路在其他脊椎动物（包括人类）中可能如何类似运作，突出潜在的治疗策略靶点，旨在治疗肠道或代谢疾病。
“我们的研究还强调了一种名为BEST4+细胞的特定肠道细胞类型的重要性，该细胞协调再生过程，”Castoe解释道。“这些细胞在蟒蛇和人类中都存在，但在常被研究的哺乳动物如老鼠中缺失。它们在再生的早期阶段通过促进脂质运输和代谢发挥关键作用。这突显了BEST4+细胞在人体肠道活动中可能担任的重要但常被忽视的功能。”
总体而言，这些发现增强了我们对肠道生物学的理解。
“通过深入了解不同动物的消化过程，我们对这些重要生理功能的进化蓝图有了更全面的理解，”Castoe指出。“这一新知识旨在增强我们对人体的理解，最终改善各种消化问题的治疗和预防。”
该项目获得国家科学基金会IOS-655735奖项的支持。
