Nature驚人新發(fā)現(xiàn)：肺部居然能制造血液
日期：2017-03-24 08:51:44
加州大學(xué)舊金山分校的研究人員在活體小鼠肺部通過視頻顯微鏡（video microscopy），發(fā)現(xiàn)肺部具有此前未知的血液生產(chǎn)功能。研究人員指出小鼠循環(huán)系統(tǒng)中，肺部負(fù)責(zé)制造了超過一半的血小板（血液中的凝固出血的成分），而且更加令人驚訝的是，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)之前未知的能恢復(fù)血液生成的血液干細(xì)胞池，之前大家都認(rèn)為骨髓干細(xì)胞，也就是血液生產(chǎn)的主要地點(diǎn)中的血液干細(xì)胞會(huì)被耗盡。
這一研究成果公布在最新一期（3月22日）的Nature雜志上，文章的通訊作者是加州大學(xué)舊金山分校醫(yī)學(xué)教授Mark R. Looney，他表示，“這一發(fā)現(xiàn)表明肺部具有更加復(fù)雜的作用，它們不僅僅是用于呼吸，還是形成血液的關(guān)鍵合作伙伴。我們針對(duì)小鼠的觀察指出，肺部在人體血液形成過程中也可能發(fā)揮了關(guān)鍵作用。”
這些發(fā)現(xiàn)有助于增加我們對(duì)血小板減少癥thrombocytopenia的理解，這種疾病的患病人數(shù)多達(dá)數(shù)百萬，患者體內(nèi)不受控制的出血風(fēng)險(xiǎn)急劇增加。同時(shí)這一研究也提出了肺部?jī)?nèi)的血液干細(xì)胞如何影響肺移植者的問題。
新技術(shù)讓這成為可能
這項(xiàng)新成果來自Looney等人近期開發(fā)的一種雙光子活體成像技術(shù)（two-photon intravital imaging），這種成像放能幫助研究人員完成十分細(xì)微的觀察，了解活體小鼠肺部中微小血液系統(tǒng)中的單個(gè)細(xì)胞行為。
Looney和他的團(tuán)隊(duì)利用這一技術(shù)分析了免疫系統(tǒng)和肺部循環(huán)系統(tǒng)血小板之間的相互作用，這些基因工程小鼠的血小板能發(fā)出明亮的綠色熒光。結(jié)果他們驚訝的發(fā)現(xiàn)生成血小板的細(xì)胞，也就是肺血管系統(tǒng)中的巨核細(xì)胞（megakaryocytes）大量出現(xiàn)了。雖然此前研究人員曾在肺部看到了巨核細(xì)胞，但通常它們被認(rèn)為是來自于骨髓。
Looney實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Emma Lefrançais博士說：“當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)如此多的巨核細(xì)胞群體似乎生活在肺部時(shí)，我們意識(shí)到這可能就是事實(shí)。”
新發(fā)現(xiàn)的肺部干細(xì)胞可以修復(fù)受損的骨髓
那么這些肺部的巨核細(xì)胞和血液干細(xì)胞是如何在肺和骨髓之間來回移動(dòng)的呢？為了回答這個(gè)問題，研究人員進(jìn)行了一系列的肺移植研究：
首先，研究人員將正常供體小鼠的肺部移植到了具有熒光巨核細(xì)胞的受體小鼠中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)來自受體小鼠的熒光巨核細(xì)胞很快出現(xiàn)在肺血管系統(tǒng)。這表明肺部生成血小板的巨核細(xì)胞來自于骨髓。
之后，研究人員將帶有熒光巨核細(xì)胞祖細(xì)胞的肺移植到具有血小板減少癥的突變小鼠中，數(shù)月的觀察顯示這些小鼠的移植肺部產(chǎn)生大量熒光血小板，令突變小鼠的血小板迅速恢復(fù)道路正常水平，而且血小板壽命也要比個(gè)體巨核細(xì)胞或血小板的壽命長(zhǎng)得多。研究人員指出，移植肺部的巨核細(xì)胞祖細(xì)胞已被受體小鼠激活，從而產(chǎn)生健康的新型巨核細(xì)胞。
最后，研究人員將健康肺（其中所有細(xì)胞都被熒光標(biāo)記）移植到骨髓缺乏正常血液干細(xì)胞的突變小鼠中。受體小鼠骨髓分析表明，源自移植肺的熒光細(xì)胞很快就會(huì)流向受損的骨髓，不僅促使血小板生成，而且也促進(jìn)了各種血細(xì)胞的生成，包括免疫細(xì)胞，如嗜中性粒細(xì)胞， B細(xì)胞和T細(xì)胞。
這些實(shí)驗(yàn)表明，肺部中有各種血液祖細(xì)胞和干細(xì)胞，這些細(xì)胞和干細(xì)胞能夠補(bǔ)充受損的骨髓，恢復(fù)血液中的許多成分。
“據(jù)我們所知，這是首次描述出現(xiàn)在肺部的血液祖細(xì)胞，并且這引起了許多與血小板減少癥患者有臨床相關(guān)性的問題，”Looney說。
