肺修复的关键代谢过程

　　

               

气道上皮的电子显微照片显示专门的粘液产生和纤毛细胞，帮助捕获和清除外部颗粒

弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)的科学家们发现了肺气道内的细胞是如何改变新陈代谢的，以及这一过程是如何帮助肺部在感染或损伤后愈合的关键。

联合第一作者和共同通讯作者Stefania Crotta说:“到目前为止，人们对代谢在肺上皮再生中的作用知之甚少。但是转换到脂肪酸氧化是有意义的，因为肺部有丰富的氧气和可用的脂肪。我们认为，这种开关释放出葡萄糖，用于其他重要过程，如特化细胞中的粘液糖基化。”

气道内的上皮细胞产生粘液或发展出纤毛，纤毛有规律的跳动将粘液推向喉咙。粘液产生和运动之间的正确平衡对于清除肺部的外部病原体和其他有害颗粒非常重要。这些特化细胞的分化需要受到严格的调控，以使肺部在受伤或感染引起的损伤后能够自我修复。

在他们今天发表在《Nature Communications》上的研究中，克里克研究小组研究了肺上皮细胞利用营养物质产生能量和生物量的方式，以及当它们分化为特殊细胞时这种变化是如何发生的。

阻断脂肪酸氧化代谢通路损害气道上皮细胞分化，导致特异性细胞完全缺失。

他们发现，在分化过程中，肺上皮细胞从代谢葡萄糖转变为使用脂肪。通过阻断脂肪酸氧化的过程，他们完全阻断了特殊细胞的分化。

研究人员还检查了已经用于治疗急性呼吸窘迫综合征和其他肺部疾病相关肺损伤的药物的作用。他们发现，其中一些药物促进脂肪酸氧化，导致更大比例的分化、粘液生成和纤毛细胞。

研究小组随后研究了这一代谢过程在小鼠体内的重要性。利用基因组编辑工具，他们删除了一个脂肪酸氧化的关键基因，并观察了小鼠感染流感病毒后肺上皮细胞再生的能力。他们证实，能够分化的细胞要少得多，而更多的细胞仍处于非特化状态。

人体只能承受几分钟的缺氧。因此，肺修复是一个非常严格控制的过程，包括上皮细胞分化的速度和效率，以使组织完全恢复到感染或损伤前的状态。这项研究提供了脂肪酸氧化在这一过程中的重要洞察，为促进细胞分化和损伤后健康的肺修复开辟了新的机会。