科學家們發現了一種全新的細胞,躲在人類肺部細緻、分支的通道內。根據一項新研究,這種新發現的細胞,在維持呼吸系統運作良好上,扮演很重要的角色,甚至可能能夠啟發新療法,來反轉某些與吸菸有關聯的疾病的影響。

新發現

這種細胞被稱作呼吸道分泌细胞(respiratory airway secretory cells,RAS cells),能夠在被稱作細支氣管(bronchioles)的微小分支通道中被發現。細支氣管尖端有肺泡(alveoli),是用來與血液交換氧氣與二氧化碳的微小氣囊。

新的 RAS 細胞很像幹細胞(也就是能夠分化成身體中任何其他類型細胞的、所謂的「空白畫布」細胞),而且能夠修復受損的肺泡細胞,並變形成新的細胞。

研究人員倚賴老鼠的肺作為人類呼吸系統的模型,然而則有所限制。在研究人員對這件事越來越感到挫折後,他們發現了 RAS 細胞。然而,由於這兩者之間存在某些差異,科學家們得奮力填補人類肺部上的一些知識缺口。

為了在細胞級別上更加了解這些差異,研究團隊從健康的人類捐贈者身上取得肺部組織樣本,並分析個別細胞中的基因,因此得知了之前不知道的 RAS 細胞。

本研究資深作者,專攻呼吸系統賓州大學佩雷爾曼醫學院(Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania)的愛德華·莫里塞教授(Edward Morrisey)說:「我們已知有一段時間,人類肺部的呼吸道與老鼠身體中的不同。但是直到最近,新興的技術才能讓我們採樣與辨識獨特種類的細胞。」

研究團隊也在雪貂中發現了 RAS 細胞,而比起老鼠的呼吸系統,雪貂的呼吸系統更接近人類。莫里塞教授因此說,研究人員們懷疑,在大部分體型相等或大於雪貂的哺乳類動物的費中,都很有可能有 RAS 細胞。

主要功能

RAS 細胞在肺中提供兩種主要的功能。首先,它們會分泌分子,而此分子能夠維持沿著細支氣管的流體襯底,幫助防止此微小的肺呼吸道崩毀,並且最大化肺部的效率。

第二,它們可以作為第二型肺泡細胞(alveolar type 2 cells,AT2 cells)的前驅細胞(progenitor cell)。AT2 細胞是一種特殊類型的肺泡,會分泌被部分用來修復其他損壞肺泡的化學物質。(前驅細胞有分化為另一種細胞類型的能力,類似於幹細胞如何分化為其他種細胞。)

莫里塞教授說:「RAS 細胞是我們稱為兼性前驅細胞(facultative progenitor)的細胞,這代表說它們可以同時作為前驅細胞,也扮演重要的功能性角色,來維持肺部呼吸道的健康。這指的是,RAS 細胞在維持肺部健康上扮演很重要的角色。」

肺部疾病救星?

根據妙佑醫療國際(Mayo Clinic),研究人員認為 RAS 細胞可能在與吸菸有關聯的疾病上扮演關鍵的角色,例如慢性阻塞型肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)。COPD 是肺部內部呼吸道通道發炎的結果。這很有可能是由於吸菸所造成,有時候也會因為空氣污染而造成。

呼吸道發炎讓肺更難好好地吸入足夠氧氣;因此,COPD 具有跟氣喘相似的症狀。COPD 也可能導致肺氣腫(emphysema),也就是肺泡永遠地被破壞;以及慢性支氣管炎(chronic bronchitis),一種長期嚴重的咳嗽,且通常會伴隨多的痰。

根據世界衛生組織(World Health Organization,WHO),每一年,世界上都有超過 300 萬人死於 COPD。

理論上來說,藉由修復受損的肺泡,RAS 細胞應該能夠避免、或是至少緩和 COPD 的影響。然而,研究人員認為吸菸會損壞、甚至完全摧毀新的細胞,導致例如 COPD 等疾病的發作。

未來研究之路

罹患 COPD 的病人通常會使用消炎藥或是氧氣療程來緩解症狀。然而,這些只是暫時的解決方法,並無法反轉肺損傷。若是研究人員可以好好運用 RAS 細胞的再生性質,那這些細胞就可能可以被用來改善療法,或者甚至治癒 COPD。

莫里塞教授說:「我們現在真的還不知道,這個發現是否真的可能治癒 COPD。然而,既然 COPD 是一種我們所知甚少的疾病,任何新的觀點應該都能幫助這個領域,開始來想出新的治療方法,能夠達成更佳的療效。」

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參考資料:

  1. Baker, H., Live Science, (2022, April 6). Scientists Have Discovered a Brand-New Type of Cell Hiding in The Human Body. ScienceAlert
  2. Basil, M. C. et al., (2022, March 30). Human distal airways contain a multipotent secretory cell that can regenerate alveoli. Nature. doi.org/10.1038/s41586-022-04552-0
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/we-ve-found-a-brand-new-cell-type-in-our-lungs(圖:University of Pennsylvania)
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