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Nature:颠覆认知,新研究揭示肺部居然可以生成血小板!
时间:2017-7-4 来源:
 

生物研究在21世纪不断的发展和延伸,近日一项让人擦亮眼睛的科研发现让很多人都非常的惊讶。

血小板生成 WHERE?

      仅仅骨髓?NO!还有肺!

肺的功能 WHAT?

      仅仅呼吸?NO!还能生成

血小板!

肺脏主司呼吸,造血归骨髓,这个常识类的功能划分正在被科学家的新发现所打破。肺在造血系统中所扮演的角色被低估了,它可能还是一个重要的造血器官。Nature上的成果首次揭示了肺部一项先前不为人知的功能——造血。

 

 

History:

1882:J.B.Bizozzero发现血小板,并

有止凝血功能。

Okd Concept:

骨髓造血组织中的巨核细胞生成血小板。

Hint:血液从肺部穿过之后

1、血小板变多了。

2、生产血小板的巨核细胞变少了。

What Happened?

 

3月22日,来自加州大学旧金山分校的一个科学家小组在Nature杂志上发表了一篇题为“The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors”的新成果,首次揭示了肺的一项先前不为人知的功能——造血(blood production)。研究还发现,在小鼠模型中,肺部负责生产超过一半的血小板。

在这一研究中,科学家们还有另一个意外的发现,他们找到了先前未知的一个血液干细胞“池”(pool),当骨髓(先前被认为是造血的主要地点)干细胞枯竭时,这些新发现的细胞能够恢复造血。

 

肺部每小时生产超过1000万个血小板

据了解,促成这一惊人发现的是一项被称为双光子活体成像(two-photon intravital imaging)的技术。这一由该研究通讯作者Mark R. Looney博士和共同作者Matthew F. Krummel博士发明的新技术能够让研究人员执行极其精细的任务——观察活体小鼠肺部微小血管中单个细胞的行为。

研究最初,Looney和他的研究小组是在利用这一技术调查肺部免疫系统与循环血小板之间的作用。它们使用了经工程改造后,血小板能够发出明亮绿色荧光的小鼠。令人意外的是,科学家们在肺部血管中观察到了数量惊人的血小板产生细胞——巨核细胞。虽然这类细胞以前也在肺部被观察到过,但它们通常被认为主要在骨髓中“生活”,产生血小板。

随后,研究小组开始研究这群“行为不合常理”的巨核细胞。结果发现,在肺部血管中,这些巨核细胞每小时能产生超过1000万个血小板,这表明,超过一半的小鼠血小板的生产发生在肺部,而不是骨髓中。

此外,研究还在肺部血管之外发现了大量先前被忽视的巨核细胞祖细胞和血液干细胞。Looney博士表示,据他们所知,这是首个描述血液祖细胞在肺部“居住”的研究。

 

Methods:

--双光子血管内显像技术(2PIVM):

观察活体小鼠肺部微小血管中单个细胞的行为。

--工具小鼠:

PF4-mTmG reporter mice :局和细胞和血小板----GFP,其他细胞----tomatoPF4-mTnG reporter mice:能够追踪GFP+核

--肺移植、流式细胞术......

 

肺部血液干细胞可修复骨髓

在肺部发现这些巨核细胞和血液干细胞后,科学家们不禁思考,这些细胞是如何在肺部和骨髓间来回移动的呢?为了回答这一问题,研究人员开展了一系列的肺移植实验。

首先,研究小组将来自正常小鼠的肺移植到携带荧光巨核细胞的小鼠中。结果发现,荧光巨核细胞很快开始出现在肺部血管中。这表明,肺部产生血小板的巨核细胞起源于骨髓。

接着,研究小组将携带荧光巨核细胞祖细胞的肺移植到血小板数量较低的突变小鼠中。结果发现,移植的肺产生了大量的荧光血小板,快速修复血小板数量到正常水平,且这一修复作用持续超过了几个月的时间。

Findings:

--肺是血小板生成的主要部位。

--肺部每小时生产超过1000万个血小板。

--超过一半的小鼠血小板的生产发生在肺部而不是骨髓中。

--成年肺仍有功能性的造血干细胞前体,能够迁移、骨髓移植、代偿造血功能障碍。

--能够为血小板减少症的治疗提供新视角。

--肺可能具有潜在的造血功能。

最后,研究小组将所有细胞都被荧光标记的、健康的肺移植到骨髓缺乏正常血液干细胞的突变小鼠中。结果发现,来自移植肺的荧光细胞快速转移到受损的骨髓处。这些细胞不仅促成了血小板的生成,还生成了各种血细胞,包括嗜中性粒细胞、B细胞、T细胞等免疫细胞。这一实验表明,肺部包含多种多样的血液祖细胞和干细胞,这些细胞能够修复受损的骨髓以及许多血液组成的产生。

Looney博士表示,这一发现无疑揭示了肺部更复杂的功能。它们不仅用于呼吸,也是参与血液生成的关键组成部分。在小鼠研究中观察到的结果强烈表明,肺部可能也在人类的血液形成中发挥了关键的作用。

Why important?

--首次证实肺是血小板生成器官之一,动物体内有一半以上的血小板生成来自于肺部。

--首次发现肺部储存有多重造血祖细胞,这些细胞可以用于恢复受损骨髓的造血功能。

文章出处


Emma Lefrançais, Guadalupe Ortiz-Muñoz,Axelle Caudrillier et al. The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors. Nature, Published online 22 March 2017, doi:10.1038/nature21706

 

编辑:王吕军