科學家發(fā)現(xiàn)了一種生物學上的“轉化”，可以影響未成熟的血細胞是否會發(fā)育成紅細胞或白細胞亞型，稱為骨髓細胞，以應對體內(nèi)感染或炎癥。
他們的研究成果發(fā)表在9月24日的《自然免疫學》上。
環(huán)境刺激導致未成熟血細胞分化為紅細胞或白細胞的機制仍然難以捉摸。更清晰的認識可以為骨髓和血液疾病的治療提供治療靶點，如感染引起的貧血、炎癥和血液學癌癥。
根據(jù)環(huán)境因素，未成熟的血細胞可以分化為紅細胞或不同類型的白細胞。比如感染可能會觸發(fā)白細胞的形成，白細胞的主要功能是對抗疾病；但這將導致紅細胞形成減少，這可能導致感染/炎癥的貧血。
此外，通過產(chǎn)生更多的白細胞，身體可以消除導致感染的病原體，而抑制紅細胞的產(chǎn)生會限制病原體生長所需的鐵的可用性，從而阻止它們繁殖。減少紅細胞的數(shù)量也可以防止它們成為瘧疾等病原體的目標。
然而，由于紅細胞負責將氧氣輸送到身體各處，任何形式的貧血都會減少輸送到身體其他部位的氧氣量，從而導致呼吸急促、疲勞、頭暈和虛弱等癥狀。這些癥狀也與骨髓增生異常綜合征有關，骨髓增生異常綜合征是一種由骨髓功能障礙引起的疾病，骨髓功能障礙是所有血細胞形成的工廠，導致健康血細胞短缺。
利用被稱為雙基因敲除(DKO)的基因技術，克隆了兩個基因，使其失去功能，科學家們將目標對準了小鼠體內(nèi)的Bach1和Bach2轉錄因子蛋白。轉錄因子是一種蛋白質，通過根據(jù)特定的刺激打開或關閉基因來控制細胞中的基因表達。他們發(fā)現(xiàn)DKO小鼠的紅細胞生成無效，這導致他們得出結論，感染刺激巴赫因子表達減少，這可能導致感染/炎癥性貧血的發(fā)展。
根據(jù)仙臺東北大學醫(yī)學研究所生物化學系和血液與風濕免疫學系的主要作者加藤弘樹的說法，轉錄因子Bach1和Bach2通過抑制白細胞來支持正常(健康)狀態(tài)下紅細胞的形成。在DKO小鼠中抑制Bach1和Bach2誘導了白細胞的形成，代價是產(chǎn)生紅細胞和另一種稱為淋巴細胞的白細胞。
“我們的觀察結果表明，巴赫因子的抑制導致感染/炎性貧血的發(fā)展，骨髓增生異常綜合征的癥狀出現(xiàn)，”Kato說，并補充說，“巴赫因子可能成為難治性貧血的新治療靶點”，骨髓中的正常血細胞也因這些疾病而被破壞。
加藤說，這項研究和以前的研究結果表明，巴赫因子在血液形成中起著多重作用，例如支持未成熟的血細胞形成紅細胞和淋巴細胞，以及在成熟細胞水平上免疫細胞的發(fā)育和反應。
加藤解釋說：“這些事實表明，巴赫因子可以作為‘開關’來控制血細胞形成的穩(wěn)定狀態(tài)和緊急狀態(tài)?！拔覀兿Ｍㄟ^研究巴赫因子的作用，揭示系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)和應急狀態(tài)之間切換的基本機制?！?
合著者之一、東北大學生物化學系和表觀基因組與疾病中心的科學家Kazuhiko Igarashi說，血細胞形成的原理：不管是不是白骨髓細胞，都是受網(wǎng)絡調控的。轉錄因子——通過與特定的脫氧核糖核酸序列結合，控制遺傳信息從脫氧核糖核酸轉錄到信使核糖核酸的速度的蛋白質。
“細胞似乎通過染色質的非遺傳修飾來穩(wěn)定其基因表達狀態(tài)，從而穩(wěn)定其身份，”Igarashi說。了解轉錄因子網(wǎng)絡如何在其目標基因上部署非遺傳調節(jié)因子對于了解疾病的根本原因和癥狀非常重要。“最后，我們需要了解這些調節(jié)因子的動態(tài)行為，它們是由信號級聯(lián)和單個細胞水平的內(nèi)部波動引起的，”Igarashi說。"這些研究將導致對細胞命運和疾病病理學的理解."
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