PNAS：新研究破解人体红细胞靶向清除之谜

来源：100医药网 2024-09-18 15:01

Kuck博士及其团队评估了根据与衰老相关的物理特性，评估了Piezo1（一种拉伸激活的跨膜阳离子通道）在红细胞亚群中的功能。

造血在分化过程中会放弃细胞器，使得成熟的红细胞缺乏转录复合物和线粒体。细胞修复能力的缺失限制了红细胞的循环寿命，从而使得衰老的红细胞被从循环中清除。然而，红细胞的寿命却惊人地一致，这种明显有针对性地清除衰老红细胞所需的特定年龄依赖性变化仍然难以捉摸。

在一项新的研究中，格里菲斯大学健康科学与社会工作学院研究员Lennart Kuck博士及其研究团队揭示了人体红细胞靶向清除的奥秘。相关研究结果于2024年8月29日在线发表在PNAS期刊上，论文标题为 Lysis of human erythrocytes due to Piezo1-dependent cytosolic calcium overload as a mechanism of circulatory removal 。

Kuck博士说， 红细胞为了进行氧气运输会接受优化处理，并在此过程中交出了它们的细胞器，从而失去了正常情况下调节细胞自然、可控衰亡的能力。因此，红细胞会逐渐衰老，大约 120 天后才会从血液循环中清除。如果老化的红细胞继续在人体内循环，就会造成严重的健康风险，有可能形成，并使某些组织区域缺氧。这会导致事件，如中风和心肌梗塞。

红细胞还携带着对人体有毒的分子，如果这些分子随意释放到血液中，就会对人体造成伤害。通过清除老化的红细胞，肝脏或脾脏中的细胞以一种可控的方式确保它们携带的这些有毒的分子可以在这些器官中解毒。

尽管清除老化的血细胞的过程充满了神秘色彩，但Kuck博士的这项新研究在解释这一过程是如何发生的方面取得了良好的进展。他发现人体红细胞的清除是由Piezo1依赖性的细胞质钙离子超载导致，这也是清除血液中红细胞的一种新机制。

具体而言，Kuck博士及其团队评估了根据与衰老相关的物理特性，评估了Piezo1（一种拉伸激活的跨膜阳离子通道）在红细胞亚群中的功能。随后，他们利用药理学和机械生物学方法研究了 Piezo1 在红细胞清除过程中的潜在作用。他们使用差密度离心法从全血中分离出致密的（衰老的）红细胞，并在单细胞和细胞群水平上评估了红细胞对生理范围内机械力的耐受性。

通过监测细胞膜钙离子的积累以及细胞形态在 Piezo1 药物刺激和物理力作用下的变化，他们研究了 Piezo1 在分离的红细胞群体中的表达和功能。尽管 Piezo1 活性随着细胞年龄的增加而降低，但年龄较大的红细胞对长时间 Piezo1 刺激的耐受性急剧下降，导致细胞溶解。细胞溶解之前，密度会立即急剧逆转。

基于此，他们提出了一种依赖于 Piezo1 的机制，通过这种机制，红细胞可从循环中移除：当这些红细胞粘附到其他组织时，它们会独特地暴露在长时间的机械力下。因此，Piezo1 的持续激活导致钙离子净流入，超过了衰老红细胞的钙离子清除能力，从而导致离子梯度逆转、细胞水合失调，最终发生渗透性溶解。

Kuck博士说， 看来红细胞的清除是由该细胞本身的蛋白调控的，这为开发有望防止红细胞在疾病或输血后过早清除的新型疗法迈出了第一步。这也为早期可能因红细胞清除过多而面临风险的个体铺平了道路。 （100yiyao.com）

参考资料：

Lennart Kuck et al. . PNAS, 2024, doi:10.1073/pnas.2407765121.

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