Nat Commun：科学家揭示对机体肺部损伤修复非常关键的代谢过程

上皮组织能提供第一线的屏障来保护机体免于病原体和有害物质的入侵，近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Repair of airway epithelia requires metabolic rewiring towards fatty acid oxidation”的研究报告中，来自Francis Crick研究所等机构的科学家们通过研究揭示了位于肺部气道内的细胞如何改变自身的代谢，以及这一过程为何对于帮助肺部在感染或损伤进行愈合非常关键。

位于气道内的上皮细胞能产生粘液并长出纤毛，纤毛有规律的摆动能将粘液推向喉咙，粘液产生和纤毛运动之间的正确平衡对于清除肺部中的外部病原体和其它有害的颗粒非常重要，这些特殊细胞的分化需要被严格调控从而促进肺部在受到损伤和感染后进行自我修复。这项研究中，研究人员分析了肺部上皮细胞利用营养物质来制造能量和生物量的方式，以及当其分化为专门的细胞时这种方式是如何发生改变的。

阻断脂肪酸的氧化代谢通路或会损伤气道上皮细胞的分化，从而导致机体完全缺失这种专门的细胞；研究者发现，在分化期间，肺部上皮细胞能从代谢葡萄糖的模式转化为利用脂肪的方式，通过阻断脂肪酸的氧化过程就能完全阻断专门细胞的分化。研究者Stefania Crotta博士说道，截止到目前为止，研究人员并不是很清楚代谢过程在肺部上皮细胞再生中的作用，但转化为脂肪酸的氧化过程或许是非常有意义的，因为肺部中存在大量的氧气和可用的脂肪。研究者认为，这种转换会释放葡萄糖从而用于其它重要的生理学过程，比如专业细胞中的粘液糖基化修饰。

科学家揭示对机体肺部损伤修复非常关键的代谢过程。

图片来源：Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-36352-z

随后研究人员还分析了用于治疗与急性呼吸窘迫综合征和其它肺部疾病相关的肺部损伤的药物的作用机理，他们发现，其中有些药物或能促进脂肪酸的氧化过程，并导致分化、产生粘液的纤毛细胞的比例增加。紧接着，研究人员在小鼠体内研究了这种代谢过程的重要性，利用基因编辑工具，研究人员移除了对脂肪酸氧化过程非常关键的基因，并在小鼠被流感病毒感染后观察了肺部上皮细胞进行再生的能力，他们证实，能发生分化的细胞或许要少的多，而更多的细胞仍然处于非专业化的状态。

研究者Andreas Wack表示，机体仅能承受短短数分钟的缺氧，因此肺部修复是一个受到了非常严格调节的过程，包括上皮细胞分化的速度和效率，从而使得组织完全按照感染和受伤前的状况进行再生。理解脂肪酸氧化在这一过程中的重要性或有望为研究人员提供一定的机会来促进肺部损伤后的细胞分化以及健康肺部的修复。

综上，本文研究结果揭示了支持气道上皮细胞分化的特殊代谢网络，同时还识别出了新型的靶点并有望帮助开发促进肺部损伤修复的干预性措施。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Stefania Crotta,Matteo Villa,Jack Major，et al. Repair of airway epithelia requires metabolic rewiring towards fatty acid oxidation, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-36352-z