【研究背景:肝臟再生的“謎題"】
肝臟是人體具有強大再生能力的器官,即使切除70%,也能在幾周內(nèi)恢復(fù)如初。但這一過程如何精準(zhǔn)調(diào)控?哪些細胞和分子在幕后“指揮"?長期以來,科學(xué)界對肝臟再生的機制存在爭議。
傳統(tǒng)觀點認(rèn)為,肝臟中的“干細胞樣"細胞(如中央靜脈周圍的zone 3肝細胞)是再生的主力軍。但最新研究發(fā)現(xiàn),中央靜脈附近的肝細胞通過釋放谷氨酸,竟然能遠程“指揮"另一種免疫細胞——巨噬細胞,成為肝臟修復(fù)的“核心引擎"。這項研究由西班牙國立癌癥研究中心團隊完成,成果發(fā)表于《自然》雜志。
【研究方法:基因編輯+代謝追蹤】
為了揭秘肝臟再生的機制,研究團隊設(shè)計了多組精巧實驗:
基因敲除小鼠:特異性敲除肝細胞中的URII蛋白(一種調(diào)控谷氨酰胺合成酶GS的分子),觀察肝臟再生速度的變化。
單細胞測序:分析不同區(qū)域肝細胞的基因表達特征,鎖定關(guān)鍵信號通路。
代謝組學(xué):追蹤谷氨酸在血液和肝臟中的動態(tài)變化,及其對巨噬細胞的影響。
骨髓移植:將高谷氨酸小鼠的骨髓移植到再生能力弱的個體中,驗證巨噬細胞的核心作用。
【關(guān)鍵發(fā)現(xiàn):谷氨酸是再生“加速器"】
URII蛋白的“剎車"作用:
中央靜脈周圍的肝細胞高表達URII蛋白,它能激活谷氨酰胺合成酶(GS),將谷氨酸轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺。當(dāng)URII被敲除時,谷氨酸水平飆升,肝臟再生速度顯著加快(比正常小鼠快2倍以上)。
巨噬細胞的“代謝變身":
升高的谷氨酸被巨噬細胞吸收后,通過代謝產(chǎn)生α-酮戊二酸,進而穩(wěn)定HIF1α蛋白(缺氧誘導(dǎo)因子)。HIF1α像“指揮官"一樣,激活巨噬細胞分泌WNT3信號分子。
YAP1通路啟動肝細胞增殖:
WNT3信號作用于肝細胞,觸發(fā)YAP1蛋白入核,啟動細胞增殖程序。這一過程不依賴經(jīng)典的β-catenin通路,揭示了全新的再生調(diào)控機制。
谷氨酸的效應(yīng):
低濃度谷氨酸(1%)可顯著促進再生,但濃度超過5%時,巨噬細胞功能受損,反而不利修復(fù)。這為臨床應(yīng)用劃定了安全范圍。
【臨床應(yīng)用:肝病治療新希望】
肝硬化與肝切除患者:
肝硬化患者肝臟谷氨酸水平偏低,補充谷氨酸或抑制URII/GS通路,可激活巨噬細胞,促進功能恢復(fù)。動物實驗中,谷氨酸治療使肝硬化小鼠存活率提高50%。
肝移植的輔助策略:
在90%肝切除的小鼠中,谷氨酸聯(lián)合門靜脈分流術(shù)可避免肝功能衰竭,為終末期肝病提供新思路。
藥物開發(fā)靶點:
靶向URII蛋白的小分子抑制劑、WNT3激動劑等,可能成為未來肝再生治療的核心藥物。
【結(jié)論:肝臟再生的“協(xié)作網(wǎng)絡(luò)"】
這項研究不同傳統(tǒng)認(rèn)知:肝臟再生不是某類細胞的“單打獨斗",而是中央靜脈肝細胞、巨噬細胞、代謝信號共同編織的精密網(wǎng)絡(luò)。谷氨酸作為關(guān)鍵信使,架起了細胞間對話的橋梁。未來,通過調(diào)控這一通路,我們或許能讓肝臟修復(fù)“快進",挽救更多生命。
一句話總結(jié):
肝臟受損后,中央靜脈肝細胞釋放谷氨酸,激活巨噬細胞的HIF1α-WNT3軸,最終通過YAP1驅(qū)動再生——缺了誰,都修不好這座“生命工廠"!
拓展思考:
若將這一機制應(yīng)用于其他器官(如心臟、腎臟),能否解鎖更廣泛的再生醫(yī)學(xué)潛力?谷氨酸代謝是否也是癌癥生長的“幫兇"?這些問題等待科學(xué)家進一步探索。
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