Science新研究:將入侵者掃地出門(mén)
日期:2012-08-24 07:57:16
由感冒或過(guò)敏引起的流鼻涕和濕咳讓人覺(jué)得不好受。人類(lèi)通常依靠粘液將包括有毒物和傳染原在內(nèi)的異物排除體外。
現(xiàn)在來(lái)自北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校的Brian Button和同事們開(kāi)展的一項(xiàng)研究幫助解釋了了人類(lèi)氣道是如何將那些粘液清除出肺的。這些研究結(jié)果有可能讓研究人員更好地了解許多人類(lèi)肺疾病,例如囊性纖維化(CF)、慢性阻塞性肺疾?。?/SPAN>COPD)和哮喘的問(wèn)題所在。研究報(bào)告發(fā)表在8月24日的《科學(xué)》(Science)雜志上。
論文的共同作者Michael Rubinstein解釋說(shuō):“我們呼吸的空氣是不完全干凈的,每次呼吸我們會(huì)吸收很多的危險(xiǎn)元素。我們需要一種機(jī)制來(lái)清除我們吸入的所有廢物,其所作的就是用一種稱(chēng)作粘液的粘性膠液來(lái)捕獲這些微粒,在小纖毛的幫助下將它們清除除去。”
他說(shuō):“纖毛不斷地拍打,甚至在我們睡覺(jué)的時(shí)候。以一種協(xié)調(diào)的方式,它們將包含異物的粘液清除出肺,我們或是吞咽或是吐出它。這些纖毛甚至在我們死后還可拍打數(shù)小時(shí)之久。如果它們停下來(lái),我們將充斥著粘液,它為細(xì)菌提供了肥沃的繁殖地?!?/SPAN>
到目前為止,大部分的研究人員都贊同粘液清除的“液體上凝膠”(gel-on-liquid)模式,水樣的“纖周”層作為潤(rùn)滑劑,將粘液從排列于人類(lèi)氣道的上皮細(xì)胞中分離出來(lái)。但這一舊的說(shuō)法不能解釋粘液是如何殘留在自己特殊層中的。
Rubinstein 說(shuō):“因?yàn)樵谡骋褐杏袧B透壓導(dǎo)致其在水中擴(kuò)張,我們并沒(méi)有水層將粘液從細(xì)胞中分離出來(lái)。那么是什么真正地使粘液不再粘附我們的細(xì)胞呢?”
研究人員利用成像技術(shù)組合觀察了人類(lèi)支氣管上皮細(xì)胞培養(yǎng)物纖周層中的稠密網(wǎng)。刷狀層由保護(hù)性分子構(gòu)成,這些分子使得粘液無(wú)法到達(dá)纖毛和上皮細(xì)胞,因此確保了粘液的正常流動(dòng)。
根據(jù)他們的研究發(fā)現(xiàn),Button和其他研究人員提出了粘液清除的“刷上凝膠”(gel-on-brush)模式,在這一模式中粘液移動(dòng)到了刷狀纖周層而非水層的頂端。他們提出這一機(jī)制更準(zhǔn)確地捕獲了人類(lèi)粘液清除的物理學(xué)。
Rubinstein說(shuō):“這一層即這一刷子看起來(lái)對(duì)于人類(lèi)氣道的健康功能非常重要。它保護(hù)細(xì)胞免受粘液損害,它構(gòu)建出了第二道防御屏障以防病毒或細(xì)菌穿透粘液。由于刷子密集它們不能穿透刷層?!?/SPAN>
Rubinstein 解釋說(shuō):“我們發(fā)現(xiàn)在一種特定的條件下,刷子是健康的,細(xì)胞是愉悅的。然而在這一理想情況之上,在諸如CF或COPD等疾病中,刷子變成壓扁的,實(shí)際上阻礙了正常的纖毛拍打和粘液的有益流動(dòng)。”
研究人員解釋說(shuō)每當(dāng)粘液層變得太密時(shí),它能夠碰撞通過(guò)纖周刷,破壞纖毛,并粘附到細(xì)胞表面。
Rubinstein 說(shuō):“這種刷子的破壞可能導(dǎo)致粘液不動(dòng),造成感染、炎癥及最終的肺組織破壞以及肺功能喪失。但我們新的模式應(yīng)該可以引導(dǎo)研究人員開(kāi)發(fā)出治療肺病的新型治療,為他們提供生物標(biāo)記物追蹤這些治療的效應(yīng)?!?/SPAN>