Nature：顛覆認知，新研究揭示肺部居然能造血！

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《轉》譯

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通過使用活體顯微鏡技術觀察活小鼠的肺，來自加州大學舊金山分校（UCSF）的科學家們首次揭示了肺一個此前未知的功能：造血！在這項今天發表在Nature上的最新研究中，研究人員發現肺負責生成了小鼠循環系統中的一半血小板--凝血過程中需要的血液成分。另一個令人驚訝的發現就是科學家還發現了一種此前未知的血液幹細胞骨髓幹細胞被清除後可以持續產生血液，而此前認為骨髓幹細胞是血液產生的主要場所。

「這項研究表明肺臟具有更複雜的功能--它們不僅僅只用於呼吸，同時它們也是血液形成的關鍵組分。」UCSF醫學系和實驗室醫學教授、肺臟學家Mark R. Looney博士說道，「我們在這項小鼠實驗中發現的現象表明肺在人體血液形成過程中可能也發揮著關鍵作用。」

這項發現對於研究以下人類疾病有重大影響：如血小板計數低或血小板低下的病人，這種疾病影響數百萬人，增加了他們發生危險的出血失控的風險。這項發現也提出了以下問題：肺中的血液幹細胞如何影響肺移植接受者？

活體影像實驗顯示：小鼠的肺每小時可產生超過1000萬血小板

一項最近由該研究共同作者、UCSF病理學教授Matthew F. Krummel博士及Looney開發的完美的雙光子活體成像技術使這項研究成為可能。這種成像技術能夠讓研究人員對活小鼠肺臟小血管中的單個細胞進行精確的觀察。

Loney及其團隊當時正在使用這項技術檢測小鼠肺臟免疫系統和循環血小板之間的相互作用，他們使用了一種基因工程化小鼠，它的血小板可以發出綠色熒光，結果他們意外發現肺臟血管中有一群叫做巨核細胞的細胞可以生成血小板。儘管此前已經有研究證明肺臟中存在巨核細胞，但是此前通常認為巨核細胞主要在骨髓中生存併產生血小板。

「當我們發現這大群巨核細胞出現在活體肺臟中時，我們就意識到我們不得不追蹤他們。」論文共同第一作者、Looney實驗室博士後Emma Lefran ais博士說道。

更多的細節研究發現肺臟中的巨核細胞每小時產生的血小板數量超過1000萬，這意味著小鼠體內超過一半的血小板是在肺中產生的。

肺中新發現的血液幹細胞能夠修復受損的骨髓

肺血管中巨核細胞和血液幹細胞的發現讓研究人員對這些細胞如何在肺和骨髓之間來回移動產生了疑問，因此他們進行了一系列肺移植實驗去研究這個問題。

首先，他們將正常小鼠的肺移植到有熒光巨核細胞的小鼠體內，隨後發肺血管中有熒游標記的巨核細胞，這意味著這些生成血小板的巨核細胞來源於骨髓。

在另一個實驗中，研究人員將帶有熒光巨核細胞前體細胞的小鼠肺臟移植到血小板計數低下的突變小鼠體內，他們發現小鼠快速產生了大量熒游標記的血小板，血小板含量很快就達到了正常水平，且能夠維持數月--這遠遠長於巨核細胞的壽命。這意味著移植肺臟中的巨核前體細胞被激活併產生了新的健康的巨核細胞維持產生適量的血小板。

最後，研究人員將所有細胞都用熒游標記的健康肺移植到骨髓中缺乏造血幹細胞的突變小鼠體內。對受體小鼠的骨髓分析顯示移植肺中熒游標記的細胞在移植後不久就遷移到了受損的骨髓中，並且不僅僅只產生血小板，還產生一系列血細胞，包括中性粒細胞、B、T細胞等免疫細胞。這些實驗意味著肺臟是一系列可以修復骨髓受損及形成血液多種組分的造血前體細胞和造血幹細胞的溫床。

「據我們所知，這是首次發現肺臟有駐留造血前體細胞，這也引發了關於數百萬遭受血小板減少症患者的一系列問題。」Looney說道，「這項研究還為幹細胞生物學家提供了新途徑去研究骨髓和肺臟如何通過幹細胞互相交換維持健康的血液系統。」

「這些發現改變了目前關於血細胞形成、肺臟生物學和疾病、肺移植的認知。」猶他大學醫學院、內科醫學系副主任、肺臟學家Guy A. Zimmerman博士說道，「這項發現有直接的臨床相關性，也為未來研究血小板形成及巨核細胞在肺臟炎症及其他炎症條件、出血、凝血功能異常及移植等的作用提出了一系列問題。」

「肺臟可以產生血小板已經在數十年前就知道了，但是這項研究充分證實了這個觀點，表明小鼠肺臟血小板生成的主要參與者。」NHLBI的Traci Mondoro博士說道，「Looney及其團隊打破了一些關於肺在血小板相關造血中功能的傳統觀點，開拓了進一步研究這一系統生物學的科學道路。」

參考資料：

1. Surprising new role for lungs-making blood

2. The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for hematopoietic progenitors