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科学家在哺乳动物身上发现了一种过程,可以阻止血液中过量含铁血红素的有害影响

2019年10月24日

巨噬细胞疟原虫色素

作者:Doug Dollemore

小鼠巨噬细胞将血红素(一种潜在的有毒化合物)转化为无害的叫做止血色素的晶体(黑点)。这是第一次在哺乳动物中发现这一过程。

科学家很少对他们的研究充满热情。“不可思议”和“棒极了”都不是他们的词汇。但每隔一段时间,就会有一个令人信服或惊讶的发现,让他们把谨慎抛到九霄云外。

因此,当犹他大学的血万博APP官网平台液学家John D. Phillips博士说他最近在做一项“非常酷”的研究时,这引起了人们的兴趣。

这项研究被认为是同类研究中的第一项,它揭示了老鼠可以解毒过量的血红素,血红素是红细胞中的一种含铁成分,而这种解毒过程以前只在吸血寄生虫中发现。这一发现可能最终导致贫血、血色素沉着症和其他红血球疾病的新疗法。

包括菲利普斯在内的国际研究团队开始研究血红素是如何在体内循环的,菲利普斯是哈佛大学卫生学院的内科教授。

“这是一个基本的过程。如果发生在老鼠身上,也会发生在人类身上。”

血红素是生命所必需的,它与氧气结合并在全身运输。每个红细胞都含有数十亿个这样的分子。当红细胞达到其寿命的尽头时,它们会被一种叫做巨噬细胞的清道夫细胞破坏。然而,其中的血红素和铁被重复利用,形成新的红细胞。

然而,矛盾的是,血红素也是剧毒的,如果回收不当,会导致严重的组织损伤甚至死亡。通常情况下,巨噬细胞在这项工作上做得很好,每秒重新处理大约500万个受损的红细胞。但它们是如何做到这一点的一直是个谜。

此前的研究表明,巨噬细胞能够降解血红蛋白。然而,这项新发现表明,这一过程使用了一种名为HRG-1的蛋白质,将血红素转移到细胞内的一个隔间中,并将其降解。为了证实这一点,马里兰大学的里尼·h·佩克博士与菲利普斯等人合作,使实验室小鼠中负责HRG-1的基因失效或“敲除”。

如果HRG-1是血液铁循环过程的重要组成部分,移除该基因应该会导致有毒血红素的积聚,最终导致死亡。

相反,不寻常的事情发生了。老鼠非但没有死亡,反而活了下来。事实上,只要这些老鼠摄入了富含铁的食物,它们就会继续制造健康的红细胞。尽管他们的脾脏、骨髓和肝脏中血红素的毒性水平正在上升,他们还是这样做了。

菲利普斯和他的同事们好奇地深入研究,发现HRG-1缺乏的小鼠正在使用一种类似于血液传播寄生虫的过程来中和血红素的潜在致命作用。

寄生虫,比如导致疟疾的寄生虫,利用红细胞中的血红蛋白来帮助复制。但它们没有分解释放出的血红素并将铁循环到血液中的机制。这种过量的游离血红素不仅对宿主有害,对寄生虫本身也有害。作为一种保护机制,寄生虫有办法应对这个问题。它将有害的血红素转化为叫做止血色素的良性晶体。

令人惊讶的是,菲利普斯和他的同事们发现,实验中的老鼠之所以能存活下来,是因为它们也产生了这些晶体。这是第一个证明哺乳动物可以形成止血色素晶体并阻止游离血红素的毒性作用的证据。下一步,研究人员将需要研究,如果人类有HRG-1基因缺陷,是否可以产生这些晶体。研究小组相信这将被证实,并正在努力确定一个研究人群来证实这一假设。

“这是一个基本的过程。如果它发生在老鼠身上,它也会发生在人类身上,”菲利普斯说。

如果被证实属实,研究人员假设,这最终可能导致某些血液疾病的新疗法。