西南大学首席科学家Cell子刊发表重要免疫发现

【字体: 时间:2016年05月04日 来源:生物通

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  发表在5月3日《免疫》(Immunity)杂志上的一项斑马鱼研究,第一次描述了称作为巨噬细胞的白细胞可以抓起血管的断端,将它们重新粘合在一起的机制。领导这一研究的是西南大学生命科学学院教授、国家973重大科学研究计划“发育与生殖研究”领域项目首席科学家、两江学者罗凌飞。

  

生物通报道   随着我们年龄的增长,大脑中的微小血管会变硬,有时甚至会破裂造成“微出血”。这种损伤与一些神经退行性疾病和认知能力衰退有关,但目前尚不清楚除了生长出新血管组织,大脑是否可以自然修复自身。发表在5月3日《免疫》(Immunity)杂志上的一项斑马鱼研究,第一次描述了称作为巨噬细胞的白细胞可以抓起血管的断端,将它们重新粘合在一起的机制。

领导这一研究的是西南大学生命科学学院教授、国家973重大科学研究计划“发育与生殖研究”领域项目首席科学家、两江学者罗凌飞(Lingfei Luo)。其主要研究方向为斑马鱼为模式动物,以内胚层组织器官及血管发育和再生的分子调控机制。曾获得2003年度德国马普协会主席-副主席创新奖(Gruss-Jäckle Prize,Innovation Prize),是第一位获此奖项的中国人。

2009年,罗凌飞教授领导西南大学生命科学学院的研究人员发现了细胞周期与原肠期胚胎模式建成之间偶联协调的分子机制,同时回答了为什么细胞凋亡恰好从原肠期开始出现的问题。这一研究成果公布在国际权威杂志The Journal of Cell Biology上(长江学者创新团队解开细胞凋亡之谜)。2013年,罗教授课题组的研究人员证实,EpCAM作为一种内胚层特异性Wnt去阻抑子,促使了肝脏发育,相关论文Developmental Cell杂志上(西南大学首席科学家Cell子刊发育关键因子 )。2015年,罗凌飞教授与南京大学的胡志斌教授、莫绪明教授合作,通过关联分析鉴别出了中国汉族人群中新的先天性心脏病风险位点。这项研究发布在Nature Communications杂志上(南京医科大学Nature子刊发表GWAS研究新成果 )。

罗凌飞教授说:“微出血经常发生在人类大脑,尤其是在老年人中。我们认为,这种巨噬细胞行为是修复大脑中血管破裂,避免微出血的一个主要的细胞机制。”

为了模拟人类大脑微出血,罗凌飞教授和同事们发射激光进入到了活体斑马鱼的大脑中使得小血管破裂,造成血管彻底断裂生成了两个断端。随后,研究人员利用专门的显微镜观察了接下来发生的事件。

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大约在激光损伤半小时后启动了修复过程。一个巨噬细胞出现在受损血管部位,朝着断裂血管的末端伸出两只“手臂”,生成各种粘附因子附着在自身身上。随后它将两个断端拉倒一起介导了它们修复。研究人员怀疑由血管组织生成的一些粘附分子也在粘结修复中起作用。在它们粘附到一起后,巨噬细胞会离开现场。整个过程大约需3个小时。

西南大学博士生Chi Liu说:“一开始,我们并不确定这是一种修复行为。在我们证实巨噬细胞通过直接的物理粘附及生成机械牵引力介导这种修复后,我们感到非常兴奋。这是巨噬细胞从前没有预料到的一种作用。”

类似的修复过程也发生在大脑外。当研究人员采用激光在斑马鱼鳍中使得一个血管破裂时,巨噬细胞到达损伤部位,伸出突起将断裂的血管重新拉到了一起。

研究人员还在这一过程中观察到了一些奇怪的现象。当他们利用激光破坏到达大脑激光损伤部位的第一个巨噬细胞时,不会有其他的巨噬细胞过来帮助修复破损(但另一个巨噬细胞到达此处吃掉了死亡的细胞)。很少情况下,两个巨噬细胞会自己到达损伤位点,各自抓住血管的断端,然后在没有修复损伤的情况下脱离。

巨噬细胞并不是大脑中针对破裂小血管的唯一修复机制,尽管它们看起来最快且最有效。当研究人员在缺失巨噬细胞的斑马鱼中观察血管修复时,他们看到血管的断端在6小时内自身缓慢地伸展相连接。

罗凌飞指出:“与巨噬细胞相关的血管发育和重塑的几个方面,在人类和斑马鱼中都很保守。小神经胶质细胞(一个巨噬细胞亚群)是修复小鼠血脑屏障损伤的必要条件,在人类大多数毛细血管的周围也发现有巨噬细胞。我们相信我们的研究中的巨噬细胞修复机制极有可能可以在人类和小鼠中重现。”

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文索引:

Immunity, Liu et al.: "Macrophages Mediate the Repair of Brain Vascular Rupture through Direct Physical Adhesion and Mechanical Traction"

作者简介:

罗凌飞博士

男,生于1977年11月。西南大学生命科学学院教授(二级)、博士生导师、西南大学校学术委员会副主任、三峡库区生态环境与生物资源省部共建国家重点实验室培育基地主任、淡水鱼类资源与生殖发育教育部重点实验室副主任;国家“973计划”项目首席科学家、国家杰出青年科学基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授、中组部万人计划首批“青年拔尖人才”入选者、科技部创新人才推进计划首批“中青年科技创新领军人才”入选者、中国青年五四奖章获得者、教育部创新团队带头人、高等学校学科创新引智(111计划)基地负责人、教育部新世纪优秀人才支持计划入选者、重庆市首期“两江学者”特聘教授、重庆市杰出青年科学基金获得者。中国细胞生物学学会青年工作委员会常务委员、中国遗传学会发育遗传专业委员会委员、中国动物学会会员。实验室以斑马鱼为模式动物,以组织器官发育和再生的调控机制为主要研究方向。
 
个人简历:
1999年,毕业于南京大学生物化学系获学士学位。
2004年,毕业于德国哥廷根大学/马普生物物理化学研究所获博士学位。曾获得2003年度德国马普协会主席-副主席创新奖(Gruss-Jäckle Prize,Innovation Prize)。
2004-2006年,在德国马普生物物理化学研究所从事博士后研究工作。
2006年至今,先后任西南大学生命科学学院特聘教授、教授,博士生导师,负责建设和带领西南大学发育生物学研究队伍。
2007年4月-12月,在美国加州大学旧金山分校(UCSF)从事访问学者研究工作。
 
研究方向:
实验室以斑马鱼为模式动物,以内胚层组织器官及脑血管发育和再生的分子调控机制为主要研究方向:
1)早期内胚层的发育谱系及分子调控机制研究;
2)调控肝脏发育和再生的细胞和分子调控机制研究;
3)调控胰腺发育和再生的细胞和分子调控机制研究;
4)调控脑血管再生的细胞和分子调控机制研究。

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