滲透壓:細(xì)胞生長(zhǎng)和免疫反應(yīng)的秘密

這項(xiàng)對(duì)小鼠的研究首次
提出證據(jù)，證明一種開(kāi)啟基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子對(duì)一定滲透壓環(huán)境下細(xì)胞的正常增殖非常重要，也是機(jī)體對(duì)入侵病原物產(chǎn)生免疫反應(yīng)所必須的。

當(dāng)細(xì)胞內(nèi)、外環(huán)境的分子濃度不同時(shí)就會(huì)產(chǎn)生滲透壓。這種情況下，水分通過(guò)滲透流入或流出細(xì)胞，從而改變細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境。高滲透壓迫使水分從細(xì)胞中擴(kuò)散出來(lái)導(dǎo)致細(xì)胞收縮，這種情況會(huì)使DNA和蛋白遭到破壞、細(xì)胞周期停滯以及最終使細(xì)胞死亡。細(xì)胞通過(guò)激活滲透壓反應(yīng)途徑來(lái)響應(yīng)滲透壓變化。這個(gè)途徑由一種叫做NFAT5（T細(xì)胞活化核因子5，nuclear factor of activated T cells 5)/TonEBP(彈性增強(qiáng)結(jié)合蛋白，tonicity enhancer binding protein)的基因控制。NFAT5/TonEBP蛋白是唯一已知的能由高滲透壓激活的哺乳動(dòng)物轉(zhuǎn)錄因子。

Ho在敘述研究組的工作時(shí)說(shuō)，之前人們認(rèn)為腎臟是身體中唯一受到滲透壓影響的組織：腎臟通過(guò)一種機(jī)制來(lái)控制血液中水分和鹽的量，從而導(dǎo)致腎臟局部區(qū)域的滲透壓非常高。

“作為免疫學(xué)研究者，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一種能協(xié)助腎臟細(xì)胞適應(yīng)滲透壓的蛋白也在免疫系統(tǒng)中得到表達(dá)時(shí)我們感到相當(dāng)?shù)囊苫�，”Ho說(shuō)�！耙�?yàn)�，之前沒(méi)有證據(jù)說(shuō)明身體內(nèi)免疫系統(tǒng)細(xì)胞或腎臟以外的細(xì)胞也明顯地受到滲透壓的影響�！�

研究身體內(nèi)細(xì)胞所承受壓力的其中一個(gè)難點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn)室中幾乎不可能精確地再現(xiàn)活體狀態(tài)下具有特殊微環(huán)境的組織的復(fù)雜性。為了研究滲透壓，研究組構(gòu)建出一種不表達(dá)NFAT5/TonEBP的小鼠。他們發(fā)現(xiàn)小鼠免疫系統(tǒng)受損，滲透壓存在時(shí)小鼠細(xì)胞不能生長(zhǎng)。

“我們現(xiàn)在認(rèn)為某種組織微環(huán)境中的細(xì)胞增殖過(guò)程細(xì)胞是暴露在滲透壓下的，”Ho說(shuō)�！叭绻�細(xì)胞不能適應(yīng)滲透壓，那么它就不能生長(zhǎng)。免疫系統(tǒng)尤其依賴(lài)這種滲透壓反應(yīng)，因?yàn)橐�想成功地抵御病毒或�?xì)菌的侵入，免疫系統(tǒng)的細(xì)胞就必須進(jìn)行快速的增殖。”

UCSD的病理學(xué)助理教授、文章的第一作者Steffan N. Ho博士指出這些新發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)出治療自身免疫疾病、移植排斥和癌癥藥物帶來(lái)了新的希望。

“尤其讓我們感到振奮的是這些研究結(jié)果對(duì)癌癥細(xì)胞生物學(xué)的意義，因?yàn)闊o(wú)法調(diào)節(jié)惡性細(xì)胞的生長(zhǎng)使得腫瘤中的血管和淋巴管不能正常生長(zhǎng)，可能影響到滲透壓，所以使腫瘤的組織微環(huán)境顯得非常獨(dú)特。如果身體內(nèi)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)必須有一種適應(yīng)滲透壓方法，那么這個(gè)壓力反應(yīng)途徑將成為鑒定抗癌藥物的新靶標(biāo)�！�

這些研究得到了美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生中心的資助，研究所用的核心設(shè)備由美國(guó)國(guó)家癌癥中心提供。