科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種生物學(xué)上的“轉(zhuǎn)化”，可以影響未成熟的血細(xì)胞是否會發(fā)育成紅細(xì)胞或白細(xì)胞亞型，稱為骨髓細(xì)胞，以應(yīng)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(xué)》上。
環(huán)境刺激導(dǎo)致未成熟血細(xì)胞分化為紅細(xì)胞或白細(xì)胞的機制仍然難以捉摸。更清晰的認(rèn)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(xué)癌癥。
根據(jù)環(huán)境因素，未成熟的血細(xì)胞可以分化為紅細(xì)胞或不同類型的白細(xì)胞。比如感染可能會觸發(fā)白細(xì)胞的形成，白細(xì)胞的主要功能是對抗疾??；但這將導(dǎo)致紅細(xì)胞形成減少，這可能導(dǎo)致感染/炎癥的貧血。
此外，通過產(chǎn)生更多的白細(xì)胞，身體可以消除導(dǎo)致感染的病原體，而抑制紅細(xì)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(xì)胞的數(shù)量也可以防止它們成為瘧疾等病原體的目標(biāo)。
然而，由于紅細(xì)胞負(fù)責(zé)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(dǎo)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(guān)，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(xì)胞形成的工廠，導(dǎo)致健康血細(xì)胞短缺。
利用被稱為雙基因敲除(DKO)的基因技術(shù)，克隆了兩個基因，使其失去功能，科學(xué)家們將目標(biāo)對準(zhǔn)了小鼠體內(nèi)的Bach1和Bach2轉(zhuǎn)錄因子蛋白。轉(zhuǎn)錄因子是一種蛋白質(zhì)，通過根據(jù)特定的刺激打開或關(guān)閉基因來控制細(xì)胞中的基因表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)DKO小鼠的紅細(xì)胞生成無效，這導(dǎo)致他們得出結(jié)論，感染刺激巴赫因子表達(dá)減少，這可能導(dǎo)致感染/炎癥性貧血的發(fā)展。
根據(jù)仙臺東北大學(xué)醫(yī)學(xué)研究所生物化學(xué)系和血液與風(fēng)濕免疫學(xué)系的主要作者加藤弘樹的說法，轉(zhuǎn)錄因子Bach1和Bach2通過抑制白細(xì)胞來支持正常(健康)狀態(tài)下紅細(xì)胞的形成。在DKO小鼠中抑制Bach1和Bach2誘導(dǎo)了白細(xì)胞的形成，代價是產(chǎn)生紅細(xì)胞和另一種稱為淋巴細(xì)胞的白細(xì)胞。
“我們的觀察結(jié)果表明，巴赫因子的抑制導(dǎo)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(xì)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(jié)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(xì)胞形成紅細(xì)胞和淋巴細(xì)胞，以及在成熟細(xì)胞水平上免疫細(xì)胞的發(fā)育和反應(yīng)。
加藤解釋說：“這些事實表明，巴赫因子可以作為‘開關(guān)’來控制血細(xì)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(yīng)急狀態(tài)之間切換的基本機制?！?
合著者之一、東北大學(xué)生物化學(xué)系和表觀基因組與疾病中心的科學(xué)家Kazuhiko Igarashi說，血細(xì)胞形成的原理：不管是不是白骨髓細(xì)胞，都是受網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的。轉(zhuǎn)錄因子——通過與特定的脫氧核糖核酸序列結(jié)合，控制遺傳信息從脫氧核糖核酸轉(zhuǎn)錄到信使核糖核酸的速度的蛋白質(zhì)。
“細(xì)胞似乎通過染色質(zhì)的非遺傳修飾來穩(wěn)定其基因表達(dá)狀態(tài)，從而穩(wěn)定其身份，”Igarashi說。了解轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)如何在其目標(biāo)基因上部署非遺傳調(diào)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(diào)節(jié)因子的動態(tài)行為，它們是由信號級聯(lián)和單個細(xì)胞水平的內(nèi)部波動引起的，”Igarashi說。"這些研究將導(dǎo)致對細(xì)胞命運和疾病病理學(xué)的理解."
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