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細(xì)胞和氧氣的命運(yùn)交響

2019年10月09日 14:38 | 來源：中國健康網(wǎng)
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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?！睏蠲芍再潎@，“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)?！?/div>
“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?！泵绹趴舜髮W(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(shí)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(shí)上，這條通路已成為經(jīng)典?！痹妥x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?！痹诮拥接浾唠娫挼臅r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?！?/div>
“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?！备袢樟Ω嬖V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(shí)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)?！?/div>
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

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