滲透壓:細胞生長和免疫反應(yīng)的秘密

這項對小鼠的研究首次
提出證據(jù)，證明一種開啟基因表達的轉(zhuǎn)錄因子對一定滲透壓環(huán)境下細胞的正常增殖非常重要，也是機體對入侵病原物產(chǎn)生免疫反應(yīng)所必須的。

當細胞內(nèi)、外環(huán)境的分子濃度不同時就會產(chǎn)生滲透壓。這種情況下，水分通過滲透流入或流出細胞，從而改變細胞的內(nèi)環(huán)境。高滲透壓迫使水分從細胞中擴散出來導致細胞收縮，這種情況會使DNA和蛋白遭到破壞、細胞周期停滯以及最終使細胞死亡。細胞通過激活滲透壓反應(yīng)途徑來響應(yīng)滲透壓變化。這個途徑由一種叫做NFAT5（T細胞活化核因子5，nuclear factor of activated T cells 5)/TonEBP(彈性增強結(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物轉(zhuǎn)錄因子。

Ho在敘述研究組的工作時說，之前人們認為腎臟是身體中唯一受到滲透壓影響的組織：腎臟通過一種機制來控制血液中水分和鹽的量，從而導致腎臟局部區(qū)域的滲透壓非常高。

“作為免疫學研究者，當發(fā)現(xiàn)一種能協(xié)助腎臟細胞適應(yīng)滲透壓的蛋白也在免疫系統(tǒng)中得到表達時我們感到相當?shù)囊苫�，”Ho說。“因為，之前沒有證據(jù)說明身體內(nèi)免疫系統(tǒng)細胞或腎臟以外的細胞也明顯地受到滲透壓的影響�！�

研究身體內(nèi)細胞所承受壓力的其中一個難點是在實驗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，滲透壓存在時小鼠細胞不能生長。

“我們現(xiàn)在認為某種組織微環(huán)境中的細胞增殖過程細胞是暴露在滲透壓下的，”Ho說�！叭绻�細胞不能適應(yīng)滲透壓，那么它就不能生長。免疫系統(tǒng)尤其依賴這種滲透壓反應(yīng)，因為要想成功地抵御病毒或細菌的侵入，免疫系統(tǒng)的細胞就必須進行快速的增殖。”

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

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

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