加州舊金山科學家在活體鼠肺中使用視頻顯微鏡，透露肺部在血液生產(chǎn)中起到以前未被認識的作用。據(jù)自然網(wǎng)報道，近日，研究人員發(fā)現(xiàn)，肺部產(chǎn)生了一半以上的血小板- 凝血所需的血液成分，可在小鼠循環(huán)中出血。另一個令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是，科學家們還發(fā)現(xiàn)了當以前未知的血液干細胞骨髓干細胞已經(jīng)耗盡時，以前不認為是血液生產(chǎn)主要部位血液細胞池能夠恢復血液生成能力。
“這個發(fā)現(xiàn)提出了更復雜的肺部視圖 -它不僅僅是呼吸，而且是形成血液的關鍵合作伙伴，“ UCSF實驗室醫(yī)學和新文章的資深作者醫(yī)學教授馬克·羅尼（Mark R. Looney）博士說：“我們在這里觀察到的老鼠強烈地表明，肺也可能在人類的血液形成中發(fā)揮關鍵作用。“
這些發(fā)現(xiàn)可能對理解患有低血小板數(shù)或血小板減少癥的人類疾病具有重大影響，增加不受控制的出血的風險，這會影響數(shù)百萬人。研究結果還提出了有關血液干細胞如何在肺部生存，并可能影響肺移植受者的問題。
活檢成像研究顯示，小鼠肺每小時產(chǎn)生超過1000萬片血小板
最近由Looney開發(fā)的一種稱為雙光子活體成像技術的研究可能成功，該研究由UCSF病理學教授兼合作者Matthew F. Krummel博士研發(fā)。這種成像方法允許研究人員執(zhí)行非常微妙的任務，可可視化活的小鼠肺部的微小血管內的各個細胞的行為。
Looney和他的團隊正在使用這種技術來檢查免疫系統(tǒng)和肺中循環(huán)血小板之間的相互作用，使用工程化的小鼠，使得血小板發(fā)出明亮的綠色熒光，當他們注意到大量驚人的血小板產(chǎn)生細胞稱為巨核細胞肺血管系統(tǒng)（見視頻S1，視頻S2）。雖然以前在肺中觀察到巨核細胞，但它們通常被認為主要在骨髓中生活和產(chǎn)生血小板。
Looney實驗室的博士后研究員EmmaLefran？ais博士說：“當我們發(fā)現(xiàn)這個巨大的巨核細胞群體似乎生活在肺部時，我們意識到我們必須遵循這一點。“
更詳細的成像很快就會顯示巨核細胞在肺脈管系統(tǒng)內每小時產(chǎn)生超過1000萬個血小板（見視頻S5），這表明一半以上的小鼠的總血小板產(chǎn)生發(fā)生在肺部，而不是骨髓中，正如研究人員早就推定的那樣。視頻顯微鏡實驗還揭示了許多以前被忽視的肺脈管系統(tǒng)之外的巨核細胞祖細胞和血液干細胞- 估計每只小鼠肺中有100萬。
新發(fā)現(xiàn)的肺干細胞可以恢復受損的骨髓
肺中巨核細胞和血液干細胞的發(fā)現(xiàn)提出了這些細胞如何在肺和骨髓之間來回移動的問題。為了解決這些問題，研究人員進行了一組聰明的肺移植研究：
首先，團隊將肺從正常供體小鼠移植到具有熒光巨核細胞的受體小鼠中，并發(fā)現(xiàn)來自受體小鼠的熒光巨核細胞很快在肺血管系統(tǒng)中開始出現(xiàn)。這表明肺中產(chǎn)生血小板的巨核細胞起源于骨髓。
Guadalupe Ortiz-Mu？oz博士還是Looney實驗室的博士后研究員，以及該文章的第一作者，他說：“巨核細胞從骨髓一直運行到肺部是非常有趣的。由于血液的機械力，或者也許是因為我們還不知道的某些分子信號，肺可能是血小板產(chǎn)生的理想生物反應器。“
在另一個實驗中，研究人員將具有熒光巨核細胞祖細胞的肺移植到具有低血小板計數(shù)的突變小鼠中。移植物產(chǎn)生大量的熒光血小板，并迅速恢復正常水平，持續(xù)數(shù)月觀察的效果比單個巨核細胞或血小板的壽命長得多。研究人員指出，移植肺中的駐地巨核細胞祖細胞已被受體小鼠的低血小板計數(shù)激活，并產(chǎn)生健康的新型巨核細胞以恢復適當?shù)难“瀹a(chǎn)生量。
最后，研究人員移植健康肺，其中所有細胞被熒光標記到骨髓缺乏的正常血液干細胞突變的小鼠中。受體小鼠骨髓的分析表明，源自移植肺的熒光細胞很快就會流向受損的骨髓，不僅促成血小板的生成，而且促成了各種血細胞的生成，包括免疫細胞，如嗜中性粒細胞，B細胞和T細胞。這些實驗表明，肺可以產(chǎn)生各種血液祖細胞和干細胞，這些細胞和干細胞能夠補充受損的骨髓并恢復血液中許多成分。
“據(jù)我們所知，這是首次描述居住在肺部的血液祖細胞，并且引發(fā)了數(shù)百萬患有血小板減少癥的人的臨床相關性的問題，“Looney也是UCSF肺部主治醫(yī)師咨詢服務和重癥監(jiān)護病房。
特別是研究表明，研究人員已經(jīng)提出血小板治療可由工程化巨核細胞產(chǎn)生，應該將肺部看作血小板生產(chǎn)的資源，Looney說。該研究還為干細胞生物學家提供了新的研究途徑，以探索如何通過干細胞的相互交換來使骨髓和肺合作產(chǎn)生健康的血液系統(tǒng)。
猶他州立大學醫(yī)學院內科系副主任醫(yī)師Guy A. Zimmerman博士說：“這些觀察結果改變了關于血液細胞形成，肺生物學和疾病以及移植的現(xiàn)有范例。這些發(fā)現(xiàn)具有直接的臨床相關性，并為未來研究肺炎癥和其他炎性疾病，出血和血栓形成障礙以及移植中的血小板生成和巨核細胞功能提供了一大堆問題。“
Looney說，觀察到血干細胞和祖細胞似乎在肺和骨髓之間自由地來回移動，研究人員越來越意識到支持干細胞可能比以前更加活躍。“我們越來越多地看到，產(chǎn)生血液的干細胞不僅生活在一個地方，而且穿過血流，也許在不同器官中，“出國留學“是干細胞教育的正常部分。“
眾所周知，數(shù)十年來，都認為肺可以是血小板生產(chǎn)的一個部位，但是這項研究通過證明鼠肺是該過程的主要參與者，從而擴大了這一想法，轉化研究項目負責人NHLBI血液科學與資源科的Traci Mondoro博士說道：“Looney博士和他的團隊破壞了關于血小板相關造血的肺部作用的一些傳統(tǒng)觀點，為進一步科學探索這種綜合生物學鋪平了道路。“
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