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Nature惊人发现:肺竟然是造血器官

2017年03月25日13:08来源:网络综合
核心提示:近日,来自加州大学旧金山分校的一个科学家小组在Nature杂志上发表了一篇题为“The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors”的新成果,他们首次证实肺是个造血 器官, 动物体内有一半以上的 血小板来自于肺部,这一点在先前从未被发现过。 近日,来自加州大学旧金山分校的一个科学家小组在Nature杂志上发表了一篇题为“The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors”的新成果,他们首次证实肺是个造血器官,动物体内有一半以上的血小板来自于肺部,这一点在先前从未被发现过。 该项论文的负责人,加州大学旧金山分校的Mark Looney教授表示:“这项发现毫无疑问说明了肺的复杂作用——它们不止用来呼吸,还是生成血液关键组成部分的重要参与者,我们在小鼠中观察到的结果,强烈表明肺在人类的血液生成中也起着关键性的作用。”对于数以百万计的血液病患者和需要接受肺移植的患者而言,这个新发现,有可能对他们疾病的治疗产生巨大而深远的影响。 Mark R. Looney, MD 据了解,这项突破性研究背后的最大功臣是一种叫做“双光子活体成像”(two-photon intravital imaging)的技术,Looney教授正是共同发明人之一,这种成像技术使研究人员能够完成极为精细的观察,从而在活体小鼠的肺部的微小血管中,看到单个细胞的行为。 双光子活体成像技术成像过程 研究最初,Looney和他的研究小组是在利用这一技术调查肺部免疫系统与循环血小板之间的作用。它们使用了经工程改造后,血小板能够发出明亮绿色荧光的小鼠。令人意外的是,科学家们在肺部血管中观察到了数量惊人的血小板产生细胞——巨核细胞。虽然这类细胞以前也在肺部被观察到过,但它们通常被认为主要在骨髓中“生活”,产生血小板。 肺部中,达血小板因子4(PF4)的细胞并不少(红色)(图片来源:《自然》) 于是,研究人员开始用这项突破性的成像技术,继续观察小鼠肺部。很快,他们得到了更多的数据。据统计,这些巨核细胞能以每小时生成1000万个血小板的速度进行工作,这表明小鼠体内超过一半的血小板都是在肺部,而不是在骨髓生成的! 此外,研究还在肺部血管之外发现了大量先前被忽视的巨核细胞祖细胞和血液干细胞。Looney博士表示,据他们所知,这是首个描述血液祖细胞在肺部“居住”的研究。 肺部的这些巨核细胞正在合成血小板(箭头)(图片来源:《自然》) 这些在肺血管中的巨核细胞与血液干细胞引人好奇——它们是怎么来到肺部的呢?它们会不会在肺部与骨髓之间来回移动?为了回答这些问题,研究人员们做了一系列肺移植实验。 首先,研究人员从将普通小鼠的肺部移植到了巨核细胞会发出绿色荧光的小鼠体内,并发现那些本没有荧光细胞的肺部内,也慢慢出现了绿色荧光。这表明这些能生产血小板的巨核细胞来源自骨髓。 其次,研究人员将带有荧光巨核细胞组细胞的肺移植入了血小板计数较低的突变小鼠。移植后,小鼠体内爆发了一波绿色荧光,并将血小板计数迅速拉回到正常水平,并维持了数月之久。这远远超过了单个巨核细胞或血小板的寿命。因此,这些结果表明,进入突变小鼠体内的那些荧光巨核细胞组细胞在它们体内得到了激活,从而能生产健康的巨核细胞,重塑血小板的生产。 肺部参与血小板合成的模型(图片来源:《自然》) 最后,研究小组将所有细胞都被荧光标记的、健康的肺移植到骨髓缺乏正常血液干细胞的突变小鼠中。结果发现,来自移植肺的荧光细胞快速转移到受损的骨髓处。这些细胞不仅促成了血小板的生成,还生成了各种血细胞,包括嗜中性粒细胞、B细胞、T细胞等免疫细胞。这一实验表明,肺部包含多种多样的血液祖细胞和干细胞,这些细胞能够修复受损的骨髓以及许多血液组成的产生。 “据我们所知,这是首个描述肺部血液组细胞的研究,它或许与数百万患有血小板减少症的人息息相关,”Looney教授说道:“我们见到,许多造血干细胞并不是待在一处,而是随着血流周游全身。也许在不同器官中研究干细胞,会成为未来的一部分。” 脾脏中的巨核细胞可能是肺部巨核细胞的来源(图片来源:《自然》) 另一些科学家们认为,这项研究对于了解人类的许多疾病有着重要意义。同时,它也促使科学家们思考,这会对人类肺移植手术产生怎样的影响。

编辑:史海山

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