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通过他们的基础研究,波恩大学医院心脏中心的医生们发现,通过某种特定的蛋白质,单个细胞之间的交流是如何受到影响的。这些发现是改善诸如动脉硬化(钙化血管)引起心脏病等疾病的治疗的重要方法。这项研究在网上提前发表在

细胞外小泡杂志

,印刷本不久将出版。

人体由令人难以置信的大量细胞组成。目前的科学研究假设大约有40万亿个细胞,这取决于人的体重和大小。大多数细胞聚集在一起,以最好的方式在体内发挥作用。它们共同形成组织、器官和肌肉。良好的细胞间相互作用最重要的要求是细胞间尽可能有效地沟通。

波恩大学医院心脏中心的心脏病专家Andreas Zietzer博士解释说:“为了让细胞之间有效地沟通,他们需要一个邮递员将信息从一个细胞传送到另一个细胞。”“这正是细胞外小泡所扮演的角色。”长期以来,这些小泡被认为没有什么生物学意义。人们认为,囊泡只用于清除多余的蛋白质和其他分子,使它们成为一种细胞垃圾处理。然而,目前已知小泡在细胞间通讯中起着关键作用。

囊泡在细胞之间充当邮递员。

小泡的原理可以很简单地解释:它们被我们身体中的细胞释放成非常小的膜泡--只有大约千分之一毫米大小--然后可以被其他细胞吸收和利用。齐泽描述了小泡的关键功能“作为邮递员,他们运输各种内容,从而促进细胞之间的信息交流。”

除了蛋白质和脂类外,这一通讯过程还涉及到核糖核酸(RNAs)的运输。这些RNA是基因信息的拷贝,是履行其功能所必需的。波恩大学的医生们的研究主要集中在所谓的microRNAs上,他们负责基因开关的微调。

Zietzer说:“因为microRNAs对细胞的生物学有相当大的影响,所以小泡可以影响受体细胞的功能,这取决于它们的特定载物。”这是因为,根据在小泡中富集的微RNA,由小泡传递的信息也会发生变化,并随之改变对接收细胞的影响,这些细胞吸收了小泡和它们的货物。

齐泽展望未来说:“如果研究人员和医生能够控制哪些信息在细胞之间传输,哪些信息不是传输,这将是研究人员和医生的一个突破。”“然而,这种对细胞间通信的操纵到目前为止几乎没有被调查过。”

在波恩大学医院心脏中心,由Andreas Zietzer博士、Rabiul Hosen博士和Felix Jansen博士(研究小组组长)领导的研究小组现在成功地使用了一种新的人类细胞机制,以阐明如何在小泡中对特定RNA进行分类。为此,研究人员使用质谱仪鉴定了3000多个蛋白质和300多个微RNA,这些蛋白质和RNA被发现被包裹在小泡中,并准备转运到其他细胞。

一种核糖核酸结合蛋白阻碍了邮件的传播。

这三名研究人员能够证明,一种特定的RNA结合蛋白(HnRNPU)能像海绵一样保留供体细胞中的微RNA,从而防止它们被装进小泡中并被运输到另一个细胞。当这种特定的蛋白质被关闭时,情况正好相反:在这种情况下,微RNA的释放增加,然后这些微RNA被越来越多地塞进小泡中。

“因此,RNA结合蛋白hnRNPU扮演了守门人的角色,决定从供体细胞中释放出哪些和多少微RNA,以便转运到受体细胞,”AndreasZietzer总结了研究成果。这一功能使蛋白hnRNPU能够显著影响细胞间的通讯。

这些观察具有很大的治疗潜力;Zietzer、Hosen和Jansen能够证明通过小泡转移某些微RNA可以通过增加或减少供体细胞中hnRNPU的数量来控制。Zietzer评论说:“这可以有针对性地释放或保留促进再生的微RNA,从而对患病的血管细胞的再生能力产生积极或负面的影响。”在医学上,这是非常重要的,因为钙化血管(动脉硬化)中血管细胞的再生能力在疾病的早期阶段已经受到限制。

Zietzer、Hosen和Jansen现在希望将他们的发现应用到细胞外小泡的细胞间通讯上:“例如,可以想象,血管系统健康部分的蛋白hnRNPU的局部激活或失活可能会导致”再生“--促进小泡被释放,然后被已经受损的血管区域所占据,并在那里加速再生。在危急情况下,比如心脏病发作后,这可以促进患者的愈合过程,”齐泽谈到这项基础研究的具体好处时说。

进一步的适用性研究正在进行中。目前的研究结果表明,这一机制在心脏和肾脏疾病的进展中也具有重要意义。