首頁>尋醫(yī)·問藥>醫(yī)訊同期聲醫(yī)訊同期聲
細(xì)胞和氧氣的命運(yùn)交響
氧氣多了會中毒,少了又會窒息。人體是如何調(diào)節(jié)缺氧和用氧機(jī)制的?10月7日,2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家威廉·凱林、格雷格·塞門扎以及英國科學(xué)家彼得·拉特克利夫,以表彰他們在理解細(xì)胞感知和適應(yīng)氧氣變化機(jī)制中的貢獻(xiàn)。
三位獲獎?wù)呓沂就暾?/div>
“感受氧氣濃度是一個古老而重要的問題,畢竟這是生物多樣性的基礎(chǔ),相關(guān)研究已經(jīng)有二三十年的歷史。”清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授楊茂君介紹,近10年來,他領(lǐng)銜的團(tuán)隊從事的線粒體呼吸鏈研究,就是旨在解決生物體如何利用氧氣的問題。
諾貝爾獎評選委員會在頒獎詞中表示:這是非常重要的基礎(chǔ)性研究。3位獲獎?wù)呓沂镜氖茄鯕馐侨绾卧诩?xì)胞之中起作用的,人的整個身體是如何適應(yīng)環(huán)境變化的,可解釋包括新陳代謝、免疫、人體對于高原的適應(yīng)、呼吸等問題,我們也可以通過這種機(jī)理研究,來進(jìn)一步探討相關(guān)疾病治療,如缺血、癌癥、中風(fēng)、感染、傷口治愈、心衰等。
簡單地說,格雷格·塞門扎的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1,威廉·凱林的貢獻(xiàn)是研究了缺氧對腫瘤的影響,彼得·拉特克利夫則研究了低氧狀態(tài)下細(xì)胞的反應(yīng)。
“他們的研究很基礎(chǔ),但是很漂亮。”楊茂君由衷贊嘆,“我覺得最主要的一點(diǎn)是,這是一系列的研究。他們從疾病角度出發(fā),發(fā)現(xiàn)了低氧和高氧濃度下,蛋白質(zhì)的調(diào)控信號通路。對整個信號通路的系統(tǒng)闡述,對隨后的很多應(yīng)用研究起到了重要的指導(dǎo)作用。還有一個關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn),就是調(diào)控信號通路的缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1α,通過調(diào)控這個蛋白我們可以來抑制或者是促進(jìn)血管的生成,這個蛋白就相當(dāng)于一個開關(guān)。”
“低氧開關(guān)”與治病保健相關(guān)
在疾病的研究方面,HIF這個開關(guān),對腫瘤、中風(fēng)、心血管疾病的治療都有重要影響。比如,在癌癥治療領(lǐng)域,干擾癌組織的HIF信號通路,減少新血管生成,癌組織血供少了,癌細(xì)胞就餓死了。
“是的,現(xiàn)在有人針對HIF這個通路,在研究靶向藥,也就是抑制劑。如果能起效,就會打斷癌細(xì)胞對氧的響應(yīng)和適應(yīng),有可能就會抑制癌細(xì)胞的生長,甚至直接帶來死亡;而且也可能會抑制癌細(xì)胞相關(guān)的新的血管生成。因為在癌細(xì)胞長得很快的時候,如果血管跟不上,就缺營養(yǎng)成分而死亡,所以說,HIF是非常重要的。”美國杜克大學(xué)癌癥生物學(xué)博士、知名科普作家李治中對記者說。
再比如,如果能通過調(diào)控這個缺氧誘導(dǎo)因子HIF,可以改變信號通路,促進(jìn)紅細(xì)胞的生成,就有望治療貧血。據(jù)了解,腎性貧血領(lǐng)域,利用氧感應(yīng)原理的新藥已經(jīng)上市。
當(dāng)然不僅是治療疾病,細(xì)胞如何感知以及對氧氣供應(yīng)的適應(yīng)性,與人們?nèi)粘I钜蚕⑾⑾嚓P(guān)。如在胚胎發(fā)育過程中,或發(fā)生高原反應(yīng)的時候,或身體在進(jìn)行鍛煉的時候,必須有這些反應(yīng)參與,人體才能舒適健康。
“早在我出國之前,英國愛丁堡大學(xué)的實驗室就擁有了HIF-1a、HIF-2a等基因改編的模式動物,主要用來驗證機(jī)制,因為當(dāng)時HIF通路已經(jīng)成為共識。如今HIF通路獲得諾獎,再次喚起了大家對這條通路價值的重新認(rèn)識。事實上,這條通路已成為經(jīng)典。”曾就讀于英國愛丁堡大學(xué)的北京大學(xué)人民醫(yī)院內(nèi)分泌科醫(yī)師鄒顯彤告訴記者,2012年她與合作者在《生物化學(xué)雜志》發(fā)表了一篇文章,探討了11bHSD1與HIF通路的交互作用以及對脂肪組織VEGF介導(dǎo)的血管再生及纖維化的影響。
作為臨床醫(yī)生,中國人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心疼痛科主任孫永海這樣理解此次諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)的意義:人體的自我適應(yīng)和調(diào)整能力很強(qiáng),正因如此,臨床治療理念應(yīng)該是輔助修復(fù)為主,萬不得已采用毀損性治療。此外,還有預(yù)防性保健也很重要,可阻止疾病發(fā)生,節(jié)省大量治療費(fèi)用。
延伸閱讀
中國醫(yī)生與諾獎得主的緣分
“2013年,我和塞門扎在國際學(xué)術(shù)大會上相識。我告訴他,我是來自青藏高原的中國醫(yī)生,我研究的高原醫(yī)學(xué)的核心問題就是低氧。我介紹了自己在做的工作,相談甚歡。”在接到記者電話的時候,青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院高原醫(yī)學(xué)研究中心主任格日力剛下門診,“關(guān)于低氧誘導(dǎo)因子,塞門扎以基礎(chǔ)研究為主,做了很多漂亮的工作,而對于高原土著動物適應(yīng)低氧環(huán)境的遺傳機(jī)制研究,對高原病的防治研究是我們的優(yōu)勢。”
“我們一見如故并一直在通信,2017年8月我邀請他來到青海省西寧市,來看看我們青藏高原的研究現(xiàn)場。”格日力告訴記者,“我邀請他到我家,一起討論低氧研究,一起吃手抓羊肉、喝馬奶酒、看青海湖。我還帶他去了西藏自治區(qū),在海拔4600米的可可西里研究基地,介紹了實驗室的工作。從拉薩機(jī)場送他回國后,我們不斷聯(lián)系。他平易近人,經(jīng)常幫助我們的學(xué)生修改研究論文,還邀請我去他們學(xué)校參觀學(xué)習(xí)。”
2018年,格日力和塞門扎合作完成了關(guān)于高原鼠兔適應(yīng)寒冷缺氧環(huán)境的分子機(jī)制研究,還在青海蒙古族人“天驕一號”的全基因組序列圖譜、藏族適應(yīng)低氧環(huán)境的機(jī)制等領(lǐng)域進(jìn)行過深入合作,并共同在國際權(quán)威期刊上發(fā)表論文。
格日力從事低氧研究工作30多年,在國際上首次發(fā)現(xiàn)了藏族人適應(yīng)高原的兩個新基因,解釋了為什么藏族人能適應(yīng)高原缺氧環(huán)境的問題;在臨床研究方面,怎樣預(yù)防急性高原病,找到相關(guān)指標(biāo),也是其研究的領(lǐng)域。
編輯:劉暢
關(guān)鍵詞:研究 通路 hif 氧氣
更多
更多