血管在整個(gè)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(shí)獲得營養(yǎng)。在成年期，新血管的發(fā)育有助于修復(fù)和再生過程。當(dāng)血管生長受到干擾時(shí)，它可能是癌癥、糖尿病和眼病進(jìn)展的一個(gè)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(xué)家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，血管最內(nèi)層細(xì)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(chǔ)。
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(gè)類比有一個(gè)嚴(yán)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(luò)，而是一個(gè)復(fù)雜且高度動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)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(huì)刺激新血管的生長。
在此過程中，內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)揮著重要作用。內(nèi)皮細(xì)胞排列在血管內(nèi)部。作為最小血管(毛細(xì)血管)的組成部分，它們也與器官直接接觸。當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞接收到來自需要更多氧氣和營養(yǎng)的組織的生長信號(hào)時(shí)，細(xì)胞會(huì)在短時(shí)間內(nèi)從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀偌?xì)胞分裂的狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)換過程需要其新陳代謝的廣泛適應(yīng)，因?yàn)楸仨毺峁?足夠的能量和結(jié)構(gòu)單元來支持細(xì)胞分裂。
馬克斯·普朗克心肺研究所的 Michael Potente 領(lǐng)導(dǎo)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(xì)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(dá)方式在細(xì)胞核中讀取。“當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中滅活小鼠體內(nèi)的 FOXO1 時(shí)，我們觀察到血管細(xì)胞的生長不受控制。相反，激活該分子會(huì)減緩血管生長，”Potente 解釋道。
科學(xué)家們與歐洲和美國的同事一起揭示了潛在的機(jī)制。顯然，F(xiàn)OXO1 減緩內(nèi)皮細(xì)胞的新陳代謝和細(xì)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(xì)胞分裂，從而損害血管功能。然而，當(dāng)血管需要生長時(shí)，F(xiàn)OXO1 可以使內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生更大的代謝活動(dòng)，”Potente 解釋道。通過這種方式，可以為擴(kuò)張的血管網(wǎng)絡(luò)提供足夠的細(xì)胞構(gòu)建塊。
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