在老鼠和人(以及猪)身上,一个囊性纤维化之谜被解开了
![Scanning electron microscopy image shows bacteria (<i>Pseudomonas aeruginosa</i>) on the surface of a CF-affect airway. Abnormally high acidity in CF airways impairs the ability of the airways to fight off bacterial infection. A new study identifies a proton pump called ATP12A as a cause of increased acidity in CF airways of people and pigs. The protein is missing in mice. The finding provides an explanation of why CF mice do not get lung disease and suggests that ATP12A may be a target for new CF therapies. Credit: Tom Moninger, University of Iowa Health Care 在老鼠和人(以及猪)身上,一个囊性纤维化之谜被解开了](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2016/ofmiceandmen.jpg)
爱荷华大学(University of Iowa)的一项新研究回答了困扰囊性纤维化(CF)研究人员近25年的一个问题:为什么囊性纤维化基因突变的老鼠不会患上危及生命的肺病?
发表在1月29日的杂志上科学这项研究由医学博士迈克尔·威尔士(Michael Welsh)领导,为这个长期存在的科学难题提供了答案质子泵这可能是新的CF疗法的目标。
“自从1992年第一只CF小鼠被报道以来,我已经被问了几百次,‘为什么CF小鼠没有呼吸宿主防御缺陷而发展成肺部感染?'”Welsh说,他是密歇根大学内科、分子生理学和生物物理学教授、霍华德·休斯医学研究所研究员、Pappajohn生物医学研究所所长。
在回答这个问题时,该研究的第一作者、UI Carver医学院医学科学家培训项目的学生Viral Shah将目光聚焦于覆盖在气道(即气管和支气管通道)上的薄薄的一层液体。沙阿和他的同事专门研究了这种液体的酸度。酸性的重要性在早期使用CF猪的UI研究中得到了揭示。这项研究表明,CF猪的呼吸道液体呈异常酸性,酸性的增加会损害呼吸道抵抗感染的能力。
沙阿解释说,通常情况下,控制气道酸度的是两种相反的过程。的囊性纤维化跨膜电导调节器(CFTR)通道分泌碳酸氢盐,一种碱。这一过程被质子(一种酸)的分泌所抵消。这种平衡严密地控制着气道中液体的酸度。
在患有CF的人、猪和小鼠中,CFTR通道丢失,阻止了碳酸氢盐流入气道。当这种情况发生在人和猪身上时,呼吸道液体会变得更酸,降低抗感染的能力。但在老鼠身上,气道液体没有变酸,也不容易感染。这让科学家们想知道是什么东西会把酸分泌到人和猪的呼吸道里,但在老鼠身上却没有。他们发现一个叫做ATP12A的质子泵是罪魁祸首。
沙阿和他的同事通过比较人类、猪和老鼠的气道组织得出了这一发现。科学家们发现,在患有CF的猪和人的气道组织中阻断ATP12A可以减少气道液体的酸性,并恢复气道抵御感染的能力。相反,将ATP12A质子泵放入CF小鼠的气道会增加液体的酸度,使CF小鼠更易受到细菌感染。
沙阿说:“这一发现有助于我们理解CF患者肺部疾病的原因。它也可能确定ATP12A作为一个新的治疗靶点。”“我们想知道是否在CF患者中阻断ATP12A可以阻止病情的发展肺部疾病。"
Shah补充说,针对ATP12A可能对所有形式的CF都有帮助,不管患者的CFTR突变如何,因为ATP12A独立于CFTR。
CF猪模型是2008年由威尔士和他在UI的研究团队以及来自密苏里大学的同事开发的。CF猪与人类的CF病非常相似,包括CF小鼠所缺少的肺部问题,并且已经被证明在增进对CF肺问题的理解方面非常有用。
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