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过氧化氢如何拉动免疫系统?s应急绳

健康 89xy 3个月前 (11-26) 11次浏览

利用斑马鱼,因为它们与人类有相似的基因,美国研究人员发现,我们用来漂白头发、清洁和消毒伤口的化学物质过氧化氢,似乎在我们的身体对伤害的反应方式中发挥着重要的自然作用:它拉动紧急脐带,导致免疫系统召唤白细胞来帮助受伤的组织。

这项研究由美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的一个团队领导,发表在6月3日的《自然》杂志上。

科学家们已经知道白细胞产生过氧化氢来杀死细菌,但这是第一个线索,表明该分子在受伤现场也表现得像“第一反应者”,这引起了创伤已经发生的警报。我们不知道组织细胞在受到损伤时是如何发出信号的,因此这一发现很重要。

研究人员希望这一发现将有助于我们更好地理解哮喘等疾病,这些疾病的特征是受影响组织中的过氧化氢和白细胞水平较高。

这项研究是在哈佛医学院系统生物学教授蒂莫西·米切尔森(Timothy Mitchison)和达纳·法伯癌症研究所(Dana Farber Cancer Institute)教授托姆·阿斯(Thom as Look)的实验室进行的,他们发现,当斑马鱼的尾鳍受伤时,伤口和周围组织会爆发过氧化氢,这时白细胞会到达伤口处并开始工作。

米切尔森说:

“这真的是一个非常壮观的生物学片段,因为这些细胞在一定距离内就能探测到伤口。”

他们以前已经看到过这种情况,但对白细胞的反应感到困惑。

“我们确实知道是什么将白细胞召唤到慢性炎症区域,但在孤立的物理伤口的情况下,我们还不知道信号是什么,”他解释说。

当两位博士后研究人员,Mitchison实验室的Philipp Niethammer和Look实验室的Clemmens Grabber开始研究时,他们对伤口愈合不感兴趣:他们更普遍地关注如何确定生物体中的活性氧(ROS)分子(过氧化氢是ROS分子的一种)。

他们用过氧化氢来追踪斑马鱼体内活性氧分子的位置。他们使用一种基因,当过氧化氢存在时,它会改变颜色,然后把它植入斑马鱼胚胎。这个想法是,随着胚胎的生长,基因扩散到他们的身体各处,这样在有过氧化氢的地方,身体的那个部位就会“发光”。

研究人员已经知道在鱼身上打一个小伤口会带来白细胞,他们也知道有白细胞的地方会有过氧化氢,所以他们给鱼打了一个小伤口,等着看发生了什么。

令他们非常惊讶的是,受伤部位在白细胞到达之前就开始发光,并且发光也扩散到周围的组织,这表明过氧化氢没有随着白细胞到达,而是事先就在那里。

因此,他们重复了这个实验,首先禁用斑马鱼制造过氧化氢的能力(他们关闭了一种已知在人类甲状腺中产生过氧化氢的蛋白质)。当这次造成伤口时,没有发光,表明不存在过氧化氢。此外,伤口处没有出现白细胞,表明它们没有被召唤出来。

尼森默说:

“这是我们真正的尤里卡!瞬间。”

“我们并不太惊讶我们可以通过这种技术阻止过氧化氢的产生,但我们根本没有想到的是白细胞不会做出反应,”他解释说,并补充说,“这证明白细胞“需要”过氧化氢来感知伤口,并向伤口移动”。

尽管斑马鱼与人类有一些共同的基因,但研究人员仍然需要证明这种特性在人类能够被发现之前就被保留了下来。它也发生在我们的身体里,在我们的身体里,过氧化氢被认为是在肺、内脏和甲状腺中产生的。

也许如果他们这样做了,那么这可能会在某种程度上解释为什么与身体这些部位白细胞过多有关的疾病会发展,例如哮喘、慢性肺阻塞和一些炎症性肠道疾病。

“这两种组织都一直产生过氧化氢是非常合理的,”Mitchison说,这表明在哮喘等情况下,组织可能会产生过多的过氧化氢,因为这种刺激是慢性的,这可能解释了为什么那里有太多的白细胞。

Mitchison已经开始计划下一阶段的研究。

"组织规模的过氧化氢梯度介导斑马鱼伤口的快速检测."

Philipp Niethammer,Clemens Grabher,A Thomas Look,Timothy J Mitchison。
Nature
提前在线发布2009年6月3日。
doi:10.1038/nature08119

来源:哈佛医学院。

作者:凯瑟琳·帕多克,博士


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