血管在整個生命過程中發(fā)揮著重要作用。它們的生長決定了胚胎發(fā)育過程中各器官是否能及時獲得營養(yǎng)。在成年期，新血管的發(fā)育有助于修復和再生過程。當血管生長受到干擾時，它可能是癌癥、糖尿病和眼病進展的一個重要因素。來自巴特瑙海姆馬克斯·普朗克心肺研究所的科學家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，血管最內(nèi)層細胞層的生長可以通過其新陳代謝來控制。這些結(jié)果可以作為血管生長所起作用的疾病新療法的基礎。
血管通常被比作水管：為器官提供氧氣和營養(yǎng)豐富的血液的管道系統(tǒng);然而，這個類比有一個嚴重的缺陷。與水管不同，血管并不形成剛性、靜態(tài)的管道網(wǎng)絡，而是一個復雜且高度動態(tài)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速響應不斷變化的需求，例如組織內(nèi)氧氣和營養(yǎng)需求的長期增加。如果器官持續(xù)供氧不足，就會刺激新血管的生長。
在此過程中，內(nèi)皮細胞發(fā)揮著重要作用。內(nèi)皮細胞排列在血管內(nèi)部。作為最小血管(毛細血管)的組成部分，它們也與器官直接接觸。當內(nèi)皮細胞接收到來自需要更多氧氣和營養(yǎng)的組織的生長信號時，細胞會在短時間內(nèi)從靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀偌毎至训臓顟B(tài)。這種轉(zhuǎn)換過程需要其新陳代謝的廣泛適應，因為必須提供 足夠的能量和結(jié)構(gòu)單元來支持細胞分裂。
馬克斯·普朗克心肺研究所的 Michael Potente 領導的研究小組現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一種參與血管生長并協(xié)調(diào)內(nèi)皮細胞分裂和代謝的分子開關(guān)：轉(zhuǎn)錄因子 FOXO1，它控制基因的表達方式在細胞核中讀取。“當我們在實驗室中滅活小鼠體內(nèi)的 FOXO1 時，我們觀察到血管細胞的生長不受控制。相反，激活該分子會減緩血管生長，”Potente 解釋道。
科學家們與歐洲和美國的同事一起揭示了潛在的機制。顯然，F(xiàn)OXO1 減緩內(nèi)皮細胞的新陳代謝和細胞分裂。“在正常生理狀態(tài)下，F(xiàn)OXO1 可以防止不受控制的細胞分裂，從而損害血管功能。然而，當血管需要生長時，F(xiàn)OXO1 可以使內(nèi)皮細胞產(chǎn)生更大的代謝活動，”Potente 解釋道。通過這種方式，可以為擴張的血管網(wǎng)絡提供足夠的細胞構(gòu)建塊。
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