Science新研究：將入侵者掃地出門
日期：2012-08-24 07:57:16
由感冒或過敏引起的流鼻涕和濕咳讓人覺得不好受。人類通常依靠粘液將包括有毒物和傳染原在內的異物排除體外。
現在來自北卡羅來納大學教堂山分校的Brian Button和同事們開展的一項研究幫助解釋了了人類氣道是如何將那些粘液清除出肺的。這些研究結果有可能讓研究人員更好地了解許多人類肺疾病，例如囊性纖維化（CF）、慢性阻塞性肺疾病（COPD）和哮喘的問題所在。研究報告發表在8月24日的《科學》（Science）雜志上。
論文的共同作者Michael Rubinstein解釋說：“我們呼吸的空氣是不完全干凈的，每次呼吸我們會吸收很多的危險元素。我們需要一種機制來清除我們吸入的所有廢物，其所作的就是用一種稱作粘液的粘性膠液來捕獲這些微粒，在小纖毛的幫助下將它們清除除去。”
他說：“纖毛不斷地拍打，甚至在我們睡覺的時候。以一種協調的方式，它們將包含異物的粘液清除出肺，我們或是吞咽或是吐出它。這些纖毛甚至在我們死后還可拍打數小時之久。如果它們停下來，我們將充斥著粘液，它為細菌提供了肥沃的繁殖地。”
到目前為止，大部分的研究人員都贊同粘液清除的“液體上凝膠”（gel-on-liquid）模式，水樣的“纖周”層作為潤滑劑，將粘液從排列于人類氣道的上皮細胞中分離出來。但這一舊的說法不能解釋粘液是如何殘留在自己特殊層中的。
Rubinstein 說：“因為在粘液中有滲透壓導致其在水中擴張，我們并沒有水層將粘液從細胞中分離出來。那么是什么真正地使粘液不再粘附我們的細胞呢？”
研究人員利用成像技術組合觀察了人類支氣管上皮細胞培養物纖周層中的稠密網。刷狀層由保護性分子構成，這些分子使得粘液無法到達纖毛和上皮細胞，因此確保了粘液的正常流動。
根據他們的研究發現，Button和其他研究人員提出了粘液清除的“刷上凝膠”（gel-on-brush）模式，在這一模式中粘液移動到了刷狀纖周層而非水層的頂端。他們提出這一機制更準確地捕獲了人類粘液清除的物理學。
Rubinstein說：“這一層即這一刷子看起來對于人類氣道的健康功能非常重要。它保護細胞免受粘液損害，它構建出了第二道防御屏障以防病毒或細菌穿透粘液。由于刷子密集它們不能穿透刷層。”
Rubinstein 解釋說：“我們發現在一種特定的條件下，刷子是健康的，細胞是愉悅的。然而在這一理想情況之上，在諸如CF或COPD等疾病中，刷子變成壓扁的，實際上阻礙了正常的纖毛拍打和粘液的有益流動。”
研究人員解釋說每當粘液層變得太密時，它能夠碰撞通過纖周刷，破壞纖毛，并粘附到細胞表面。
Rubinstein 說：“這種刷子的破壞可能導致粘液不動，造成感染、炎癥及最終的肺組織破壞以及肺功能喪失。但我們新的模式應該可以引導研究人員開發出治療肺病的新型治療，為他們提供生物標記物追蹤這些治療的效應。”
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