Tyrėjai iš Johnso Hopkinso vaikų centro teigia, kad pelių organizme nustatė genų kelią, apimantį mineralinį cinką, kuris kada nors gali būti būdas naudoti cinko pagrindu pagamintus papildus, siekiant tiesiogiai padėti žmonėms, sergantiems retu sutrikimu, vadinamu trumposios žarnos sindromu (SBS).
Išvados, paskelbtos m Gamtos komunikacijospadeda paspartinti pastangas siekiant veiksmingesnių, galimų gydymo režimų, skirtų tiek vaikams, tiek suaugusiems, turintiems silpną būklę.
SBS, kuria serga 10 000–20 000 suaugusiųjų ir vaikų Jungtinėse Valstijose, pasižymi plonosios žarnos pažeidimu ir sutrumpėjimu. Nors retais atvejais vaikai gali gimti su SBS, dažniau tai yra komplikacija dėl ligų, tokių kaip nekrozinis enterokolitas – liga, pažeidžianti neišnešiotų kūdikių žarnyną.
Vaikams, sergantiems SBS, sumažėjęs gebėjimas įsisavinti maistines medžiagas iš dietos, jiems dažnai reikia intraveninės mitybos pagalbos ir jie patiria didelių komplikacijų, įskaitant netinkamą mitybą, dehidrataciją, netyčinį svorio kritimą ir mirtį. Gydymo ir valdymo metodai, įskaitant specialias dietas, chirurgines procedūras ir kartais plonosios žarnos transplantaciją, yra tik iš dalies veiksmingi ir dažnai sukelia šalutinį poveikį, įskaitant infekciją ir ilgesnį buvimą ligoninėje.
„Trumposios žarnos sindromas yra didžiulė problema ir turi didelį poveikį pacientams, kurie patiria šią būklę, ir jų šeimoms“, – sako Davidas Hackamas, vyriausiasis chirurgas ir Johnso Hopkinso vaikų centro direktorius bei vyresnysis tyrimo autorius. Pasak jo, jų tyrimas buvo skirtas nustatyti, ar pacientams, sergantiems šia liga, gali būti naujų gydymo galimybių. Stebėtina, kad jie nustatė anksčiau nepripažintą cinko vaidmenį, apsaugantį ir net auginant žarnyno likučius žmonėms, sergantiems SBS.
Pirmoje tyrimo dalyje mokslininkai naudojo pelės modelį su SBS, kuris pasižymėjo panašiomis savybėmis kaip ir šia liga sergančių žmonių. Tyrėjai ištyrė, kaip laikui bėgant atrodo sutrumpėjusi žarna, ir išsiaiškino, kad gaureliai – mažytės, plaukuotus, piršto formos iškyšos plonojoje žarnoje, kurios sugeria maistą ir maistines medžiagas, kurias valgote, pradėjo natūraliai augti ir ilgėti.
„Gailiai prisitaikė – galima sakyti, kad jie siekė daugiau maisto“, – sako Hackamas. Tačiau, pasak Hackamo, šios gaurelės negalėjo visiškai „pasivyti“ ar išgyti.
Tada tyrėjai ištyrė, kaip gijimo procesas veiktų žmonėms, sergantiems SBS, ir nustatė galimus genų kelius, kurie galėtų padėti žarnynui prisitaikyti arba „paspartinti“ gijimo procesą. Norėdami tai padaryti, jie į pelę implantavo žmogaus sukeltas kamienines ląsteles, kad ji sukurtų žmogaus žarnyną.
Tada mokslininkai naudojo vienos ląstelės RNR seką, kad išmatuotų, kaip ekspresuojami specifiniai genai. Tai leido jiems nustatyti kelis genų kelius modelio žarnyne ir ištirti, kurie genai paveikė atsigavimą, sako Hackamas.
Po mėnesio atsigavimo po į žmogų panašių žarnų implantacijos mokslininkai ištyrė visus genus, kurie buvo įjungti arba išjungti, kai žarnynas prisitaikė ir bandė išgyti. Jie išsiaiškino, kad cinko transportavimo genai, žinomi kaip SLC39A4 ir SLC39A5, kurie randami plonojoje žarnoje ir yra pagrindiniai cinko pernešimo į organizmą elementai, buvo sureguliuoti arba įjungti ir turėjo įtakos žarnyno gebėjimui atsigauti.
Naudodami kiekybinę polimerazės grandininę reakciją (qPCR), metodą, kuriuo matuojamas genų lygis, žiūrint, kiek yra RNR, mokslininkai nustatė, kad šių cinko transporterių genų lygis eksperimentinių modelių žarnyne buvo iki 4 ar 5 kartų didesnis nei. kontroliniuose subjektuose.
Be to, norėdami įvertinti, ar cinko papildymas gali padėti pagerinti ar pagreitinti žarnyno veiklą ir gijimą, mokslininkai šėrė peles SBS skystu, daug cinko turinčiu maistu (65 miligramai kilogramui cinko acetato per dieną). Pelės, kurios laikosi daug cinko turinčios dietos, ne tik priaugo daugiau svorio, palyginti su tomis, kurios laikosi įprastos ar be cinko turinčios dietos, bet ir patyrė dalinį tipinį SBS poveikį.
Iki pirmosios savaitės pabaigos pelės, kurios laikė standartinę skystą, be cinko turinčią dietą (13,5 miligramo kilogramui cinko acetato per dieną), numetė daugiau svorio (13,38 ± 1,11 %), o tos, kurios gavo papildomą cinko kiekį, numetė daug mažiau svorio. (7,1 ± 1,19 %). Svarbu tai, kad dieta, turinti daug cinko, padidino išgyvenamumą – 85,7%, palyginti su 66,67%, o dėl ilgesnių ir sveikesnių žarnyno gaurelių pagerėjo žarnyno gebėjimas įsisavinti maistines medžiagas ir skysčius.
„Apskritai, mes nustatėme, kad padidinus cinko suvartojimą pelės geriau atsigavo ir padidino jų išgyvenimo galimybes“, – sako Maame Sampah, mokslinis bendradarbis ir chirurgijos stažuotojas, dirbantis su Hackam iš Johns Hopkins vaikų centro ir tyrimo bendraautoris.
Norėdami patvirtinti šiuos atradimus žmogaus audinių mėginiuose, mokslininkai ištyrė audinius iš 26 žmonių (14 sergančių SBS), kuriems 2008–2020 m. Vašingtono universitete Sent Luise buvo atliktos endoskopinės arba chirurginės procedūros. Analizė atskleidė, kad SBS turinčių žmonių SLC39A5 geno RNR kiekis buvo daug didesnis, o kito pagrindinio cinko geno SLC39A4 lygiai abiejose grupėse buvo vienodi.
Tačiau šių genų pagaminti baltymai – cinko transporterių baltymai ZIP4 ir ZIP5 – atsidūrė skirtingose pacientų, sergančių SBS, žarnyno ląstelių vietose, palyginti su kontrolinėmis grupėmis. Tyrėjai teigia, kad šios išvados rodo, kad šių pacientų žarnynas dirbo viršvalandžius, kad pasisavintų kuo daugiau cinko, ir pabrėžia terapinį papildo naudojimo kaip SBS gydymo gydymo potencialą.
Tyrėjai įspėja, kad reikia atlikti tolesnius tyrimus su gyvūnais ir klinikinius tyrimus, siekiant patikrinti, ar cinko papildai yra saugūs ir veiksmingi žmonių gydymui. Tačiau jie mano, kad išvados suteikia galimybę geriau suprasti trumpojo žarnyno sindromą.
„Mūsų tyrimo išvados suteikia daug vilčių pacientams ir šeimoms, kovojantiems su SBS, – sako Hackamas. „Gali būti, kad ateityje atsiras naujų saugių ir veiksmingų gydymo režimų.”
Kartu su Hackamu ir Sampah Johnso Hopkinso autoriai yra Hannah Moore, Raheel Ahmad, Johannes Duess, Peng Lu, Carla Lopez, Steve Steinway, Daniel Scheese, Zachariah Raouf, Koichi Tsuboi, Jeffrey Ding, Connor Caputo, Madison F McFar, Sanxia Wang, Meghan Wang, Thomas Prindle, Samuel Alaish ir Chhinder Sodhi. Autoriai iš Vašingtono universiteto medicinos mokyklos, Sent Luisas, yra Veredas Gazitas ir Deborah Rubin.