Monday, March 27, 2017

肺的新功能——造血

黃帝內經《靈樞》卷四第十八《營衛生會》
  黃帝曰:願聞中焦之所出。岐伯答曰:中焦亦並胃中,出上焦之後,此所受氣者,泌糟粕,蒸津液,化其精微,上注於肺脈乃化而為血,以奉生身,莫貴於此,故獨得行於經隧,命曰營氣。


The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors

    Nature
    (2017) doi:10.1038/nature21706http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21706.html
    來自加州大學舊金山分校的科學家們又有了新發現。他們發表在Nature上的成果首次揭示了肺部一項先前不為人知的功能——造血。

    3月22日,來自加州大學舊金山分校的一個科學家小組在Nature雜誌上發表了一篇題為「The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors」的新成果,首次揭示了肺的一項先前不為人知的功能——造血(blood production)。研究還發現,在小鼠模型中,肺部負責生產超過一半的血小板。在這一研究中,科學家們還有另一個意外的發現,他們找到了先前未知的一個血液幹細胞「池」(pool),當骨髓(先前被認為是造血的主要地點)幹細胞枯竭時,這些新發現的細胞能夠恢復造血。


    1肺部每小時生產超過1000萬個血小板據了解,促成這一驚人發現的是一項被稱為雙光子活體成像(two-photon intravital imaging)的技術。這一由該研究通訊作者Mark R. Looney博士和共同作者Matthew F. Krummel博士發明的新技術能夠讓研究人員執行極其精細的任務——觀察活體小鼠肺部微小血管中單個細胞的行為。研究最初,Looney和他的研究小組是在利用這一技術調查肺部免疫系統與循環血小板之間的作用。它們使用了經工程改造後,血小板能夠發出明亮綠色螢光的小鼠。令人意外的是,科學家們在肺部血管中觀察到了數量驚人的血小板產生細胞——巨核細胞。雖然這類細胞以前也在肺部被觀察到過,但它們通常被認為主要在骨髓中「生活」,產生血小板。隨後,研究小組開始研究這群「行為不合常理」的巨核細胞。結果發現,在肺部血管中,這些巨核細胞每小時能產生超過1000萬個血小板,這表明,超過一半的小鼠血小板的生產發生在肺部,而不是骨髓中。此外,研究還在肺部血管之外發現了大量先前被忽視的巨核細胞祖細胞和血液幹細胞。Looney博士表示,據他們所知,這是首個描述血液祖細胞在肺部「居住」的研究。

    2肺部血液幹細胞可修復骨髓在肺部發現這些巨核細胞和血液幹細胞後,科學家們不禁思考,這些細胞是如何在肺部和骨髓間來回移動的呢?為了回答這一問題,研究人員開展了一系列的肺移植實驗。首先,研究小組將來自正常小鼠的肺移植到攜帶螢光巨核細胞的小鼠中。結果發現,螢光巨核細胞很快開始出現在肺部血管中。這表明,肺部產生血小板的巨核細胞起源於骨髓。接著,研究小組將攜帶螢光巨核細胞祖細胞的肺移植到血小板數量較低的突變小鼠中。結果發現,移植的肺產生了大量的螢光血小板,快速修復血小板數量到正常水平,且這一修復作用持續超過了幾個月的時間。最後,研究小組將所有細胞都被螢光標記的、健康的肺移植到骨髓缺乏正常血液幹細胞的突變小鼠中。結果發現,來自移植肺的螢光細胞快速轉移到受損的骨髓處。這些細胞不僅促成了血小板的生成,還生成了各種血細胞,包括嗜中性粒細胞、B細胞、T細胞等免疫細胞。這一實驗表明,肺部包含多種多樣的血液祖細胞和幹細胞,這些細胞能夠修復受損的骨髓以及許多血液組成的產生。Looney博士表示,這一發現無疑揭示了肺部更複雜的功能。它們不僅用於呼吸,也是參與血液生成的關鍵組成部分。在小鼠研究中觀察到的結果強烈表明,肺部可能也在人類的血液形成中發揮了關鍵的作用。



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