科学家们发现血管会“记住”它们的起源

2022年9月15日08:32:28科学家们发现血管会“记住”它们的起源已关闭评论


    我们的家族史往往会以各种方式影响我们的未来。根据最近发表在《自然》杂志上的魏兹曼科学研究所的一项研究,血管也是如此。科学家们发现,血管是由意想不到的“祖先”发展而来的,并继续证明血管的不寻常起源影响了它们在未来的作用。
    科学家们发现血管会“记住”它们的起源
    团队负责人Karina Yaniv教授说:“我们发现,血管必须来自正确的来源才能正常运作--就好像它们记得自己来自哪里。”
    服务于各个器官的血管彼此之间有很大的不同。例如,肾脏过滤血液,因此其血管壁含有小孔,允许物质有效通过。在大脑中,同样的血管壁几乎是密封的,保证了被称为血脑屏障的保护性封锁。同样地,肺部的血道壁也很适合另一种功能,即帮助气体交换。
    尽管血管系统至关重要,但目前仍不清楚是什么原因导致众多血管之间的差异。这些血管以前被认为是由预先存在的血管或原生细胞发展而来,这些原生细胞最终成熟并特化产生血管壁。然而,最近由免疫学和再生生物学系亚尼夫实验室的博士后学者Rudra N. Das博士进行的研究发现,淋巴管,一个以前未被确认的来源,也能导致血管的形成。这第三个来源是在转基因斑马鱼中发现的,这些斑马鱼的细胞被新开发的荧光标记标记,可以进行追踪。
    Das博士说:“众所周知,血管可以产生淋巴管,但我们首次表明,在正常发育和生长过程中也可以发生相反的过程。”通过追踪幼年斑马鱼身体上鱼鳍的生长,Das看到,甚至在骨骼形成之前,鱼鳍中最先出现的结构就是淋巴管。这些淋巴管中的一些随后失去了它们的特征,将自己转化为血管。
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    这似乎是莫名其妙的浪费。为什么鱼鳍中的血管不是简单地从附近的大血管中长出来的呢?Das及其同事通过分析缺乏淋巴管的突变体斑马鱼提供了一个解释。他们发现,当淋巴管缺失时,这些突变体的鳍中的血管确实通过从现有的、附近的血管中分支而发芽。然而,令人惊讶的是,在这种情况下,鳍的生长是不正常的,有畸形的骨骼和内部出血。通过比较发现,在突变体鱼中,过量的红细胞进入鳍部新形成的血管,而在具有淋巴衍生血管的普通鱼中,这种进入受到控制和限制。
    红细胞的稀缺显然创造了低氧条件,已知有利于骨骼的有序发育。另一方面,在突变体鱼中,过量的红细胞破坏了这些条件,这可以很好地解释观察到的异常情况。换句话说,只有那些从淋巴管成熟的血管才完全适合它们的专门功能--在这种情况下,就是适当的鱼鳍发育。
    由于斑马鱼与哺乳动物不同,其大部分器官表现出非凡的再生能力,Das及其同事开始探索鱼鳍在受伤后如何再生。他们看到,他们在鳍的发育过程中观察到的整个过程在其再生过程中重复出现--即淋巴管首先生长,后来才转变为血管。Das说:“这一发现支持了这样一个观点,即从不同的细胞类型中创造出血管并不是偶然的--它为身体的需要服务。”
    科学家们发现血管会“记住”它们的起源
    该研究的发现可能与斑马鱼以外的脊椎动物有关,包括人类。Yaniv说:“在过去的研究中,无论我们在鱼身上发现什么,通常都被证明对哺乳动物也是如此。”
    她补充说:“在一个更普遍的层面上,我们已经证明了血管细胞的‘传记’和它在成年生物体中的功能之间的联系。我们已经表明,一个细胞的身份不仅由它的‘居住地’或它从周围组织接受的信号种类所决定,而且还由其‘父母’的身份所决定。”
    这项研究可能导致医学和人类发展研究的新研究路径。例如,它可能有助于澄清人类胎盘中特殊血管的功能,使其能够为胚胎发育建立一个低氧环境。
    它还可能有助于防治常见疾病。如果研究人员确定心脏冠状血管的特殊功能,心脏病发作可能更容易预防和治疗;如果研究人员知道这种供应究竟是如何产生的,就可能开发出新的疗法,使癌症失去血液供应。此外,了解大脑血管如何变得不透水可能有助于更有效地将药物输送到大脑组织。在另一个关键的方向上,这些发现可能在组织工程中得到应用,帮助为每个组织提供它所需要的血管。
    Yaniv的实验室专门研究淋巴系统,她觉得这项研究为淋巴管揭示的新作用特别有说服力:“它们通常被视为血管的‘穷近亲’,但也许正好相反。在许多情况下,它们实际上可能具有优先地位。”