新研究揭示细胞组织供氧原理 为新药开启大门

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來源:大纪元


血管和红细胞示意图。(Shutterstock)



【大纪元2023年03月03日讯】（大纪元记者林达编译报导）心血管内科、血液学和肺内科可能很快会有一种新疗法，以纠正细胞组织供氧不足问题，这是导致大面积人群患病的关键驱动因素，包括外周动脉疾病、镰状细胞性贫血症、心力衰竭、中风、肺气肿等。
这一突破是在科研人员取得里程碑式发现之后做出的。来自克里夫兰大学医院哈林顿研究所（Harrington Discovery Institute at University Hospitals）和凯斯西储大学医学院（Case Western Reserve University School of Medicine）的研究小组发现，血红蛋白（hemoglobin）的一种修改版（被称为 S-亚硝基血红蛋白，S-nitrosohemoglobin）可以感知氧气不足的区域，然后恢复血流以供氧。该研究于2月22日发表在 《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
“教科书关注的是血液中携带了多少氧气。但研究结果首次在人身上揭示了它实际上与氧气无关，而是与输送氧气时的一氧化氮有关。最重要的是，一氧化氮必须由血红蛋白以 S-亚硝基血红蛋白的形式所携带才有效。这开辟了一条全新的药物开发路线，”该研究的资深作者、哈林顿研究所（Harrington Discovery Institute）所长、医学博士乔纳森·斯塔姆勒 （Jonathan S. Stamler）说。
纠正细胞组织供氧不足一直是医学界的长期目标。一段时间以来，科学家们已经知道血液中的含氧水平并不能预测氧气向细胞组织输送的程度，而且充足氧气的存在及可用性也从来都不是问题。
“我们在医学上有一个重大的谜团，”斯塔姆勒解释道。 “即使人们死于‘低氧’ ，其血液中仍有大量氧气。并且，增加血流量的药物无法增加氧气的输送。数百万主要疾病和一些罕见疾病的病人为供氧紊乱所苦，而我们却束手无策。”
迄今为止，改善血流的药物未能改善氧气输送。所以，增加氧气不起作用，增加血流量同样不起作用。
在这项新研究中，研究人员将 S-亚硝基血红蛋白确定为一种独特的血管扩张剂，它不仅能打开血管，还能显着加强细胞组织供氧。此外，在小鼠和人类中——包括患有外周动脉疾病、镰状细胞性贫血症、心力衰竭、中风和肺气肿的患者——发现细胞组织供氧受损与 S-亚硝基血红蛋白水平相关。低水平导致细胞组织供氧不足。
“这项研究表明，如果你想为细胞组织提供氧气，你必须通过血红蛋白进行血管扩张，因为血红蛋白本身准确地知道身体中缺氧的部位，然后它会自行调整以根据需要按比例释放血管扩张剂——一氧化氮，”斯塔姆勒说。 “而其它血管扩张剂会到处扩张血管，并从最需要供血的地方窃取血液。”
斯塔姆勒及其同事目前正在开发用一氧化氮修饰血红蛋白以形成 S-亚硝基血红蛋白的药物。这类新药首次增加了细胞组织供氧，即使血液中的氧气含量很低。
他强调，“这几乎与氧气量无关。而是关于小血管中的血液流动。如果没有 S-亚硝基血红蛋白，就无法供氧。这是细胞组织供氧的全新视角，有望解决医学上的一个重大难题。”