《Cell》最新报道:老年肺病的潜在治疗方法

【字体: 时间:2017年04月24日 来源:生物通

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  你的每一口呼吸都夹杂着来自昆虫、螨虫等其他生物体的身体碎片。这些碎片中富含一种被称为几丁质(chitin)的分子,它是昆虫骨骼的主要原料。吸入肺内的这些几丁质对人类健康的影响一直困惑着科学家们。最近,《Cell》报道的一篇最新研究声称,几丁质促进肺部疾病。同时,这篇报道中还提到,一种几丁质分解酶可以延缓/预防这些疾病的发生,潜在有助于一系列肺部新药的开发。

  

生物通报道:你的每一口呼吸都夹杂着来自昆虫、螨虫等其他生物体的身体碎片。这些碎片中富含一种被称为几丁质(chitin)的分子,它是昆虫骨骼的主要原料。吸入肺内的这些几丁质对人类健康的影响一直困惑着科学家们。最近,《Cell》报道的一篇最新研究声称,几丁质促进肺部疾病。同时,这篇报道中还提到,一种几丁质分解酶可以延缓/预防这些疾病的发生,潜在有助于一系列肺部新药的开发。

来自耶鲁医学院的审稿人免疫学家Geoffrey Chupp说,这是一个很有意义的工作,它首次展示了肺病患者的肺内存在几丁质的证据。

从螃蟹腿,到寄生虫,再到真菌细胞壁,几丁质广泛地存在于几乎所有生物。甲壳素酶(AMCase)是一种能分解几丁质的酶类。研究结果显示,AMCase过度活跃的人比较不容易得哮喘类疾病。

动物实验

为了检测这种酶在保护机体对抗肺部疾病中的作用,加州大学旧金山研究所的免疫学家Steven Van Dyken和Richard Locksley构建了一只经过遗传改造后无法产生AMCase的小鼠。随着小鼠年龄的增加,它们逐渐变得呼吸困难,最终死于窒息。长时间的观察实验证明,AMCase缺失型小鼠超过一半活不过2年,而对照组的健康小鼠的寿命多数都长于2年。老年AMCase缺失小鼠肺部氧吸收量明显低于正常小鼠,同时伴有发炎、肺部纤维化、疤痕组织积聚等症状。对人类来说,肺纤维化会阻碍肺的吸氧能力。

研究小组发现这些问题都源自同一个导火索:动物分解几丁质的能力。老年AMCase缺失型小鼠的呼吸道内所含的几丁质比同年龄的小鼠多。“最初,我们一直很困惑这个现象!在我们所提供的无菌的“干净饲养环境”中,连空气都是经过过滤的,哪里来的几丁质?”Van Dyken说。“最后我们发现,原来,食物和小鼠垫料中都含有几丁质。”


通过基因改造或人工注射(从鼻孔灌入人工合成的几丁质酶)的方法恢复AMCase供应后,研究人员发现,即使对已经发展出肺部疾病症状的老年小鼠,肺部纤维化和炎症水平都下降了。

人体实验

为了探究几丁质是否也会导致人类疾病,研究人员检测了间质性肺病(interstitial lung disease ,ILD)患者呼吸道液内的几丁质含量。关于ILD的常见病因,临床上一般认为是吸入了有毒有害物质,但是大多数肺纤维化患者都属于病因不明。检测结果显示,ILD患者呼吸道内的几丁质含量几乎是正常人的两倍,然而,ILD患者并不缺少AMCase。Van Dyken说,目前科学家们正在试图寻找这些患者更容易累积几丁质的原因。“我们认为,与正常人相比这些患者的几丁质清除途径应该存在异常。”

德国宾根大学的免疫学家Dominik Hartl评价:“许多研究人员只喜欢用年轻老鼠做实验,我非常赞赏他们在这项研究中使用了老年老鼠。因为,像几丁质这类影响因素,往往只在老年后才会显现后果。但是,出于谨慎,距离‘几丁质对人类疾病具有重要影响’这种结论的公布,仍为时过早。”

Chupp说,我们还需要更多的人体实验,来解开诸如“患者体内的几丁质是从哪里来的”之类的疑问。如果这些研究最终证实几丁质确实能导致肺部疾病,那么从AMCase入手,便可帮助患者摆脱疾病的困扰,类似于已经在老鼠身上所获得的治疗效果。

原文标题:Spontaneous Chitin Accumulation in Airways and Age-Related Fibrotic Lung Disease

生物通:欧阳沐

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