肺部血管上皮細胞作用大不同!美研究揭兩亞族群內的基因表現隨病程改變

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美國伊利諾大學(University of Illinois)芝加哥分校的研究團隊分析了小鼠肺部內的 3 萬 5000 多個血管細胞基因,並將其進行分類,發現兩種亞型細胞族群,分別為免疫內皮細胞(immune endothelial cells, immuneECs)其表現較多與發炎、免疫反應調控相關的基因;另一種為發育內皮細胞(development endothelial cells, devECs),表現基因多與生長有關,如細胞再生與增殖等。

此研究成果透過調節兩細胞族群的基因表現平衡有望為將來的肺炎療法提供更好的治療策略,文獻已於日前刊登於《JCI Insight》期刊中。

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血管上皮細胞可依基因表現分兩大亞型族群

肺部組織於螢光顯微鏡下的影像,綠色螢光部分為肺部血管上皮細胞,紅色螢光則為其他肺部細胞(圖片來源:Jalees Rehamn)

伊利諾大學藥理學與再生醫療系的 Jaless Rehman 教授說道:「在實驗中,我們觀察到肺部的血管細胞似乎會根據不同功能進行分組;當體內有感染或其他壓力時,分兩組的情形更加明顯。」於是 Rehman 教授帶領其研究團隊,萃取小鼠肺部組織,再將上千個血管上皮細胞內具螢光表現的蛋白進行 RNA 定序,以辨別不同種類的上皮細胞。團隊成功找出兩種主要的上皮細胞型態,分別為 immuneECs 和 devECs。在分析健康與感染流感病毒小鼠的肺部後也發現,這兩種亞型細胞內基因的表現會隨細胞感染與損傷而進一步分化。

血管上皮細胞可根據功能與基因表現分為 immuneEC 與 devEC。(圖片來源:JCI Insight)

兩族群細胞內基因表現隨病情嚴重程度而不同

Rehman 教授指出:「我們發現部分肺部血管內皮細胞有高度發炎反應,另一部分則保留了再生的能力,準備開始增殖以修復在感染其間受損的血管。」

隨著細胞的病程惡化或損傷擴大,immuneECs 細胞內的免疫反應基因表現增加,如主要組織相容性複合基因(major histocompatibility complex genes),可呈現抗原給 T 細胞以進行免疫毒殺作用;而當肺部進行健康恢復時,devECs 則會表現較多的修復基因,如助血管生長與再生的 Sox17。

在了解此亞型族群的免疫與修復平衡後,研究團隊認為此分工作用可用於肺部血管相關疾病的療法研發,如急性呼吸窘迫症候群(acute respiratory distress syndrome)。一旦免疫反應表現過度,就可採取抑制 immuneEC 的免疫活性,並增強 devEC 的再生功能,透過改善兩族群的平衡可幫助病情舒緩。

另外,Rehman 教授也指出由於肺部不同於心臟和其他內部器官可免於外界病原菌的直接侵害,需透過免疫與再生雙管齊下的作用,才能保護肺部的健康。

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參考資料:
1. https://today.uic.edu/a-dynamic-duo-of-cells-identified-in-lung-blood-vessels
2. ​​https://insight.jci.org/articles/view/158079

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