Dette er del 2 i min lille serie om T-celle biologi. I første indlæg fortalte jeg lidt generelt om cellerne, og hvad de kunne. I dette og de kommende indlæg vil jeg fokusere på deres dannelse. Det hele starter i knoglemarven.
Knoglemarven findes i den medullære del af vores lange knogler og i spongiøse knogler. Ved første øjekast er den placeret mellem osteoblaster og –klaster, der beklæder indersiden af vore knogler, og sinusoider, der er specialiserede ender af blodårerne (markeret med *). Billedet er re-mixet af billeder fra Flickr/patrix, Grey’s Anatomy og American Society of Hematology.
Knoglemarven er i det voksne liv sæde for dannelsen af de mange forskellige typer celler, vi finder i vores blod, heriblandt også T-celler. De stammer alle fra én type celle, nemlig den hematopoetiske stamcelle, som jeg vil fortælle lidt om i kommende indlæg.
Inden vi kommer så vidt, vil jeg dog gerne tegne et billede af det miljø, som denne særlige stamcelle befinder sig i. Det kaldes for den hæmatopoetiske, eller bloddannende, stamcelle-niche.
Den bloddannende stamcelle-niche
En niche er et specialiseret område, et mikro-miljø, der indeholder de rette betingelser for, at stam-cellerne kan overleve. De beskytter stamcellerne mod fremmede signaler, der kunne forstyrre deres udvikling. Samtidig sikrer miljøet også, at stamcellerne ikke deler sig ukontrolleret. Der findes nicher for mange af de andre stamceller, vi kender, fx hår stamceller, samt nicher i tarmen og i hjernen.
Nichens formål er at sikre en organiseret proliferation af stam-cellerne; at stam-cellerne udvikler sig – differentiering kalder man det – til de forskellige blodcelletyper; og endelig at disse frigives til blodet. Fik jeg sagt, at dette skal foregå på en organiseret måde? Det skal foregå på en organiseret måde!
Nichen opnår groft sagt denne organisering på to måder: 1) vha. en række støtte-celler, der gennem membran-bundende receptorer og udskillelse af overlevelses-signaller hjælper stamcellen med at vedligeholde sig selv, og 2) vha. en specifik anatomisk opbygning – eller topografisk organisering som det hedder på fynsk – der sikrer en bestemt asymmetri af støtteceller i nichen samt kommunikation med resten af kroppen.
Skematisk oversigtsbillede af knoglemarven. Lavet af mig selv, men stærkt inspireret af en lignende tegning fra Ross, Pawline: Histology: A Text and Atlas, 2011. I næste indlæg går vi tæt på de enkelte celletyper.
Tilsammen udgør denne opbygning og de faktorer, der bliver udskilt i miljøet, den niche, der gør det muligt for stamcellen at overleve og kontinuerligt producere de enormt mange forskellige celler, der udgør blodets celler.
Kilder:
Kiel og Morrison. Uncertainty in the niches that maintain haematopoietic stem cells. Nature Reviews Immunlogy, 2008.
Nagasawa, Omatsu og Sugiyama. Control of hematopoietic stem cells by the bone marrow stromal niche:
the role of reticular cells. Trends in Immunology. 2011.
Moore et al. Stem Cells and Their Niches. Science, 2006.
Ross og Pawlina. Histology: A Text and Atlas. 2011.
Billedkilder:
Bone af Patrix/Flickr.
Fig. 247 fra Grey Anatomy of the Human Body, 1918.
Marrow Germinal Center, American Society of Hematology Image Bank.
En ny variant af E. coli bakterien huserer i disse uger Europa. Mens meget af epidemiologien bag er stadig under efterforskning, minder biologien og de kliniske symptomer meget om hvad, vi kender fra andre stammer af patogene E. coli bakterier. Her kommer lidt om biologien bag.
Elektronmikroskopi billede af E. coli. Kilde: hukuzatuna/Flickr.
Hvilken bakterie er det egentlig?
På rekord tid er bakterien blevet sekventeret, og frivillige forskere har på de 4 dage siden dataerne blev lagt ud, analyseret store dele af dens genetiske opbygning. Alt foregår åbent, og er tilgængelig for amatører som mig at analyserer. Se links i bunden her.
Vi ved nu, at bakterien er en såkaldt enteroaggregativ E. coli (EAEC) af O-gruppen 104:H4 der gennem horisontal genoverførsel, har fået det såkaldte shiga toksin (mere om det længere nede) samt adskillige plasmider med antibiotika-resistent. Bakterien er faktisk resistent for 14 forskellige typer antibiotika, hvilket er skræmmende meget – det kunne tyde på, at den oprindeligt har haft kontakt til miljøer med højt antibiotika-forbrug, fx et hospital eller landbrug.
Statens Serum Institut (SSI) har på baggrund af shiga toxinets tilstedeværelse kaldt bakterien for VTEC, men dette er i min optik lidt fejlagtigt, da den nye bakterie er fylogentisk meget tættere på en anden EAEC bakterie kaldt EC55989. Den aktuelle stamme deler 96% af dens gener med denne tidligere fundet stamme. Dette understreges af, at bakterien også udtrykker agg operonet, en samling gener der udtrykkes samlet, og som hjælper bakterien til at binde sig til tarmen og højst sandsynligt også til grønsager. Operonet findes i 36% af alle EAEC bakterier.
Fylogentisk træ der sammenligner denne E. coli stamme med andre, lavet af The Alignment Gap. Klik for mere info.
Enteroaggregative E. coli’er
EAEC bakterier findes både i ulande og i den vestlige verden, men er mest kendt for, at påvirke småbørn – den nye bakterie har stort set kun påvirket voksne over 20 år, hvilket giver anledning til lidt hovedkløen. Hvorfor rammes børn ikke i samme omfang af denne nye bakterie?
Billedet viser en EAEC stamme (D, til højre) og en anden stamme (C, til venstre). EAEC stammen har en række adhærende fimbria der binder til hinanden. Kilde: Pereira et al, BMC Microbiology, 2010.
Som navnet ligger op til, aggregerer disse bakterier til hinanden og til tarmens mukøse epitel i den terminale del af ileum og hele colon. Det sker ved at udtrykke flere forskellige klæbende fimbriaer, der bedst kan beskrives som lange ”hår” på bakterien, der binder til hinanden og tarmvæggen.
Bakterien bruger fimbriaerne til, at finder sig til rette i tarmen, og producerer her biofilm, der beskytter den mod kroppens normale – og gode – bakterier samt kroppens immunforsvar. Tilhæftningen til tarm-epitelet er i celle-kulturer vist at resulterer i ødelagte mikrovilli, og resulterer i hæmoragisk nekrotisering af enterocytterne. Dette tillader bakterien, at invaderer kroppen og føre sammen med shiga toksinerne, til den blodige diarre patienter er beskrevet at have.
HHMI har lavet en fornem video der viser hvad der foregår når bakterien adhærerer til tarmvæggen, som de har lagt ud i forbindelse med epidemien. Du kan se den her.
Shiga toksin
Det der gør denne bakterie farlig er, at den har optaget et operon med shiga toksinet på. Shiga toksinet minder om et lignende toksin fra Shigella dysenteriae som det er opkaldt efter.
Shiga toxinets A og B subunit. Kilde: Wikipedia.
Shiga toksinet består af to dele: et aktivt toksin kaldt subunit A der ødelægger celler, og en del der transporterer subunit A ind i epitel-væggen på mindre blodkar, kaldt subunit B.
Når subunit A entrere cellevæggen på blodkarrene, standser den cellernes protein syntese ved at bevæge sig ind i det endoplasmatiske retikulum hvor den kløver RNA; netop vaskulært epitel skal kontinuerligt forny sig selv, så infektionen føre hurtigt til en nedbrydelse af blodkar og dermed til blødning. Et af symptomerne ved sygdommen er hurtig indsættende blodig diarre, opkast og evt. blodig urin, et par timer efter indtagelse af bakterien. Dette er evolutionært smart, da diarren vil indeholde bakterier, der så kan smitte andre.
Det skadede epitel og blødningen fører til aktiverede blodplader, der samler sig i store aggregater for at minimere skaden; samtidig kontraheres blodkarret, ligeledes for at mindske blødningen. Begge dele føre til en tilstand kaldt mikroangiopati, hvor mindre blodkar lukkes af, hvilket kan medføre iskæmi af organer såfremt nok blodkar påvirkes.
Mikroangiopati - lukning af små blodkar - farvet i sort i nyrens glomeruli. Det er her blodet renses, men shiga toksinet ødelægger glomerulien og patienten kan udvikle nyresvigt. Kilde: Boonyarit Cheunsuchon/Flickr.
Heldigvis virker toksinet ikke på de større blodkar i kroppen, men mange organer rammes alligevel – det drejer sig især om nyren, hvor blodet bliver filtreret gennem små blodkar. Blodkar i tarmen, lungerne og hjernen påvirkes også, hvilket kan medføre stigende blodtryk. Det er således forståeligt at flere patienter i TV har udtalt at de havde hovedpine. Andre neurologiske symptomer er også beskrevet og i Tyskland er enkelte åbenbart gået i koma.
Hæmolyse af røde blodceller
Bakterien har desuden generne for tre typer hæmolysiner. Hæmolysiner er proteiner der sidder i bakteriens membran, og som får røde blodceller til at går i stykker; dette sker for at bakterien kan få de næringsstoffer blodcellerne har, især jern, der kan være en limiterende faktor i bakteriens vækst. Før hospitalerne begynder at udgive data omkring patienterne, er det dog svært at vide om dette rent faktisk sker i denne bakterie-stamme, eller om den blot har generne.
Hæmolytisk uræmisk syndrom
Hæmolytisk uræmisk syndrom (HUS) opstår på baggrund af mikroangiopatien i nyrens glomeruli og destruktion af kroppens røde blodceller; HUS er netop beskrevet som en sygdom hvor blodceller ødelægges, nyren svigter og der er få blodplader i blodet. Det er altså en konsekvens af de forskellige gener som denne bakteriestamme har opsamlet, for at forbedre dens overlevelse, men som desværre kan have en dødelig udgang for den smittede.
Patienter behandles derfor bl.a. med dialyse hurtigst muligt for at undgå, at ødelægge nyren permanent. Fordi hele 627 ud af de godt og vel 2200 smittede har udviklet HUS, betegnes dette som et af de væreste E. coli udbrud i Europa nogensinde. Langt de fleste døde er dog sket i epidemiens begyndelse, og nu hvor læger ved at de skal være opmærksomme på HUS, tror jeg ikke tallet vil stige meget.
Hvor kommer den fra?
Baseret på de genetiske analyser frivillige har lavet hen over weekenden, virker det mest sandsynligt at bakterien blot er en evolutionær videreudvikling af en bakterie der sidst blev beskrevet i Tyskland i 2001 – læs især The Alignment Gap’s analyse af dette. Imellem tiden har den blevet multiresistent overfor antibiotika og har optaget shiga toksinet. Bakterier deler genetiske informationer hele tiden, så der er intet unormalt i at dette sker. Det er evolution.
En økologisk gård i Tyskland blev først kædet sammen med udbruddet, men bakterien kan nu ikke findes der længere, hvilket gør det svært at sige om bakterien rent faktisk stammer herfra. Dens mange multiresistens-gener fortæller os dog, at den må have været udsat for et vist ”pres” for at beholde og akkumulere alle disse gener – det virker utroligt, at alle disse former for antibiotika skulle være blevet brugt i landbrug, men netop denne diskussion har kørt i Danmark for nyligt.
Links til crowd-surfing forskning omkring E. coli udbruddet:
Twitter: @BGI_Event, @mikethemadbiol, @mrrizkallah, #ecoli, #ehec og #eaec.
Samarbejde om annotering af bakterien: https://github.com/ehec-outbreak-crowdsourced/BGI-data-analysis/wiki
Blogs der dækker udbruddet:
Kat Holt
The on no sequences! Blog
David Studholme
Mike the Mad Biologist
Pathogens: Genes and Genomes
The Alignment Gap
Kilder:
EAEC plasmids og EAEC/STEC genomes, fra Kat Holt’s blog. Besøgt 6 juni 2011.
Kumar, Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease, 8th Edition, 2009.
Noris M og Remuzzi G, Atypical Hemolytic–Uremic Syndrome, N Engl J Med 2009.
ProMedMail.org
Era7 Bioinformatics, Escherichia coli EHEC Germany outbreak preliminary functional annotation using BG7 system. Besøgt 6 juni 2011.
Zoja C, Buelli S, Morigi M, Shiga toxin-associated hemolytic uremic syndrome: pathophysiology of endothelial dysfunction, Pediatr Nephrol. 2010.
Bernier C, Gounon P og Bouguénec CL, Identification of an Aggregative Adhesion Fimbria (AAF) Type III-Encoding Operon in Enteroaggregative Escherichia coli as a Sensitive Probe for Detecting the AAF-Encoding Operon Family, Infect Immun. 2002.
Huang J, Motto DG, Bundle DR, Sadler JE, Shiga toxin B subunits induce VWF secretion by human endothelial cells and thrombotic microangiopathy in ADAMTS13-deficient mice, Blood 2010.
Pereira AL et al, Diarrhea-associated biofilm formed by enteroaggregative Escherichia coli and aggregative Citrobacter freundii: a consortium mediated by putative F pili, BMC Microbiol. 2010.
Billeder:
E. coli af Hukuzatuna/Flickr.
Fylogentisk træ af The Alignment Gap.
Thrombotic microangiopathy af Boonyarit Cheunsuchon/Flickr.
I sidste uge skrev jeg lidt om redskaber fra PubMed, der gjorde det muligt at holde øje med nye artikler inden for bestemte søgeord. I dette indlæg vil jeg forklare lidt om, hvordan man får automatisk besked når nye journaler udkommer, og hvordan man kan filtrere resultaterne så kun de interessante artikler forstyrre én.
Automatisk besked om nye tidsskrifter
De fleste videnskabelige journaler har efterhånden et RSS feed, så man let kan få besked når et nyt nummer, eller nye artikler udkommer.
Det er let at sætte op. Man skal bruge en RSS læser – jeg vil anbefale Google Reader, men der findes mange andre . For at koble tidsskriftet og Google Reader sammen klikker man sig ind på den journal, man er interesseret i, og søger efter et link der hedder noget i stil med ”RSS feed”, ”Web feed”, ”Article feed” eller har det karakteristiske RSS symbol vist til højre her i artiklen. Nogle gange skal man lede lidt efter det.
Klik ind på RSS feedet. Her kommer der som regel enten en masse tekst frem, eller et billede som et af de to der er vist herunder. Klik på Google-ikonet eller ”Subscribe now” og du skulle gerne blive transporteret til din Google konto, hvor du kan godkende, at du rent faktisk vil se dette feed fremover. Hver gang du besøger læseren vil du nu få besked, når nye artikler udkommer.
Når du har oprettet en konto på Google Reader, er det let at tilføje tidsskrifter. 1) Find tidsskriftets hjemmeside og deres RSS feed, 2) Klik på Google symbolet eller View Feed XML, 3) klik på Subscribe now og 4) Nyd de nyeste artikler fra din RSS læser.
Filtrer dine resultater
Men ak. Hvis du er ligesom mig, så føjer du alt for mange journaler til din læser og vupti – pludselig er der så meget, at det er umuligt at følge med. Enter Yahoo Pipes!
Pipes er et program, du kan sætte op til at sortere i RSS feeds (og meget andet data) og kaste et nyt filtreret resultat ud i den anden ende. Jeg har bruger det til at filtrer i en lang række journaler, så kun artikler med bestemte søgeord kommer igennem.
For at sætte det op skal du starte med at besøge Yahoo Pipes. Klik på ”My Pipes” og log ind – du kan enten oprette en Yahoo konto eller bruge din Google konto. Klik nu på ”Create a pipe”. Du kommer ind i et programmerings-miljø, hvor du hiver forskellige moduler ud på tegnebrættet, og kan sætte dem sammen som du har lyst – i dette tilfælde skal vi kun bruge to, nemlig ”Fetch Feed” (under Source) og ”Filter” (under Operators). Hiv dem ud på tegnebrættet.
Programmeringsmiljø i Pipes. Hiv Fetch Feed og Filter ud på tegnebrættet.
Åben et nyt vindue og find det RSS feed du gerne vil filtrere. Her vil jeg bare bruge Developmental Cell som eksempel – det er en fornem journal, men mange af deres artikler er ikke inden for mit interessefelt. Jeg vil i stedet bede Pipes om kun at vise mig artikler der indeholder ordene ”cancer” eller ”lymphocyt”.
Det første jeg skal gøre, er at finde deres feed. Det er lidt gemt, på journalens hjemmeside skal man først klikke Current Issue, herefter det lille RSS symbol og så på på linket under new issue and articles. I stedet for at klikke på ”Subscribe now” som når jeg gerne vil tilføje hele journalen, kopierer jeg link-adressen og sætter denne ind i ”Fetch feed” i Pipes. Dette fortæller Pipes, at jeg gerne vil bruge data fra dette feed.
Klik nu på den runde knap under ”Fetch Feed” og træk den over til ”Filter” – gør det samme fra ”Filter” ned til ”Pipe Output”.
Under Filter skal du nu vælge ”Permit” og ”Any”, således at der står ”Permit items that match any of the following”. Klik ned på ”Pipe output” og på refresh. I den grå boks under tegnebrættet burde der nu dukke en liste op – hver af disse er artikler, som ikke er filtreret endnu. Det hele skulle gerne se ud som på billedet herunder.
Nu vil jeg så gerne filtrere i de nyeste artikler fra journalen. Det foregår ved at indsætte søgeord under Rules i ”Filter” boksen. Vælg ”item.description”, ”Contains” og indtast så et søgeord. Klik på plus-ikonet og gør det samme for hvert søgeord du gerne vil have med i dit filter. Jeg tilføjer bare to, lymphocyt og cancer. Klik igen ned på ”Pipe output” og klik ”refresh”. Du burde nu se færre artikler på listen – resultatet er blevet filtreret. Du kan skrive så mange ind, du har lyst til og ændre ”any” til ”and”, hvis du gerne vil lave mere specifikke søgninger.
Oversigt over hvordan man filtrere artikler fra en journal. 1) Indsæt RSS feedets link-adresse, skrive søgeordene ind og forbind kasserne, 2) Gem din Pipe og 3) Går tilbage til Pipe oversigten og tilføjet Pipen til din Google Reader.
Klik nu på save og vælg et navn til dit filter. Vælg ”Back to my pipes”. Klik på dit nye filter og på Google symbolet eller ”Get as RSS”. Herfra foregår det på præcis samme måde, som når du henter et normal RSS feed ind i din RSS læser. Tilbage i din læser burde du nu se et feed, der minder om hvad du så i Pipe Output. På denne måde ser du kun de nye artikler tidsskriftet udgiver, der har din interesse.
Pipes kan et ton andre ting også, sikkert meget smartere jeg hvad jeg har beskrevet her, så leg endelig løs.
Når du har lavet din Pipe, skal du bare tilføje den til din RSS læser. Klik ind på din Pipe og så på Google symbolet eller "Get as RSS".
Her er et par tricks til hvordan, man kan holde trit med de mange hundrede videnskabelige artikler, der udkommer hver dag.
Få let adgang til artikler med PubMed
Der er flere fordele ved at lave en konto inde på PubMed. For det første kan man koble sin universitetskonto sammen med PubMed, således, at man automatisk får adgang til artikler, man finder derinde.
Det er meget let at sætte op. Man opretter en konto. Klikker på ens brugernavn og herefter på ”NCBI Site Preferences”. Under ”PubMed Preferences” kan man vælge ”Outside Tool”. Nu kommer der en liste over universiteter – de fleste danske ser ud til at være derpå. SDU findes under ”University of Southern Denmark”. Klik på ”Save”.
Næste gang du finder en artikel, vil der komme et lille ”SFX” logo oppe i højre hjørne, såfremt dit universitet har adgang til tidsskriftet. Klik på dette og så bliver du omstillet direkte til tidsskriftets hjemmeside, hvor du forhåbentlig kan hente artiklen ned eller læse den.
Sådan sætter du PubMed op, så du får direkte adgang til artikler
Modtag automatisk nye artikler der passer til dine søge-algoritmer
PubMed gør det også muligt, at gemme de søge-ord man bruger. Hver gang der kommer en ny artikel der matcher denne søgning, kan man så få tilsendt en mail med abstract og link til artiklen. Man søger bare som normalt og klikker så ”Save search” og vælger hvor ofte man vil modtage opdateringer. Jeg har selv gemt forskellige brede søge-termer og navnene på et par forfattere, jeg gerne vil følge med i hvad laver.
Man kan også vælge at gemme søgningen som et RSS feed, som jeg tidligere har skrevet lidt om hvad er. Inde i din ynglings RSS-læser, fx Google Reader, dukker de nye artikler, der matcher din søgning så op. Very good, som man siger. Very good indeed.
Gem søgninger og få automatisk besked når der kommer nye artikler
