來源：生物谷原創(chuàng) 2023-02-28 11:35
來自Francis Crick研究所等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究揭示了位于肺部氣道內(nèi)的細胞如何改變自身的代謝，以及這一過程為何對于幫助肺部在感染或損傷進行愈合非常關(guān)鍵。
上皮組織能提供第一線的屏障來保護機體免于病原體和有害物質(zhì)的入侵，近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature Communications上題為“Repair of airway epithelia requires metabolic rewiring towards fatty acid oxidation”的研究報告中，來自Francis Crick研究所等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究揭示了位于肺部氣道內(nèi)的細胞如何改變自身的代謝，以及這一過程為何對于幫助肺部在感染或損傷進行愈合非常關(guān)鍵。
位于氣道內(nèi)的上皮細胞能產(chǎn)生粘液并長出纖毛，纖毛有規(guī)律的擺動能將粘液推向喉嚨，粘液產(chǎn)生和纖毛運動之間的正確平衡對于清除肺部中的外部病原體和其它有害的顆粒非常重要，這些特殊細胞的分化需要被嚴(yán)格調(diào)控從而促進肺部在受到損傷和感染后進行自我修復(fù)。這項研究中，研究人員分析了肺部上皮細胞利用營養(yǎng)物質(zhì)來制造能量和生物量的方式，以及當(dāng)其分化為專門的細胞時這種方式是如何發(fā)生改變的。
阻斷脂肪酸的氧化代謝通路或會損傷氣道上皮細胞的分化，從而導(dǎo)致機體完全缺失這種專門的細胞；研究者發(fā)現(xiàn)，在分化期間，肺部上皮細胞能從代謝葡萄糖的模式轉(zhuǎn)化為利用脂肪的方式，通過阻斷脂肪酸的氧化過程就能完全阻斷專門細胞的分化。研究者Stefania Crotta博士說道，截止到目前為止，研究人員并不是很清楚代謝過程在肺部上皮細胞再生中的作用，但轉(zhuǎn)化為脂肪酸的氧化過程或許是非常有意義的，因為肺部中存在大量的氧氣和可用的脂肪。研究者認(rèn)為，這種轉(zhuǎn)換會釋放葡萄糖從而用于其它重要的生理學(xué)過程，比如專業(yè)細胞中的粘液糖基化修飾。
科學(xué)家揭示對機體肺部損傷修復(fù)非常關(guān)鍵的代謝過程。
圖片來源：Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-36352-z
隨后研究人員還分析了用于治療與急性呼吸窘迫綜合征和其它肺部疾病相關(guān)的肺部損傷的藥物的作用機理，他們發(fā)現(xiàn)，其中有些藥物或能促進脂肪酸的氧化過程，并導(dǎo)致分化、產(chǎn)生粘液的纖毛細胞的比例增加。緊接著，研究人員在小鼠體內(nèi)研究了這種代謝過程的重要性，利用基因編輯工具，研究人員移除了對脂肪酸氧化過程非常關(guān)鍵的基因，并在小鼠被流感病毒感染后觀察了肺部上皮細胞進行再生的能力，他們證實，能發(fā)生分化的細胞或許要少的多，而更多的細胞仍然處于非專業(yè)化的狀態(tài)。
研究者Andreas Wack表示，機體僅能承受短短數(shù)分鐘的缺氧，因此肺部修復(fù)是一個受到了非常嚴(yán)格調(diào)節(jié)的過程，包括上皮細胞分化的速度和效率，從而使得組織完全按照感染和受傷前的狀況進行再生。理解脂肪酸氧化在這一過程中的重要性或有望為研究人員提供一定的機會來促進肺部損傷后的細胞分化以及健康肺部的修復(fù)。
綜上，本文研究結(jié)果揭示了支持氣道上皮細胞分化的特殊代謝網(wǎng)絡(luò)，同時還識別出了新型的靶點并有望幫助開發(fā)促進肺部損傷修復(fù)的干預(yù)性措施。（生物谷Bioon.com）
原始出處：
Stefania Crotta,Matteo Villa,Jack Major，et al. Repair of airway epithelia requires metabolic rewiring towards fatty acid oxidation, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-36352-z
