
就像吃豆人吞掉迷宫内的所有豆子并消灭入侵者一样,来自于佛罗里达大西洋大学查尔斯·E·施密特医学院的研究人员透露,他们首次在眼睛的晶状体上发现类似的机制。他们发现,细胞在靠近对方时能感觉到,由于环境的压力如紫外线,烟雾和其他污染物的存在,细胞正濒临死亡,于是就会在细胞变得有毒性之前将其吞噬。
在这项刚刚发表在生物化学和分子生物学杂志(Journal of Biochemistry and Molecular Biology)上的研究中,研究人员不仅证明了这种情况会在晶状体细胞中发生,而且也发现了该过程所需的分子。他们还表明,细胞吞噬彼此所需的分子可通过紫外线降解。而当这种情况发生时,细胞就会失去吞掉对方的能力。由于这些系统并非局限于眼球晶状体的疾病和眼科疾病如白内障,揭露此机制和功能将为更复杂的组织和疾病状态提供重要的信息。
人们早已知道,对环境的破坏与细胞死亡有关,它具有毒性因此会破坏组织。然而,眼睛晶状体,它不需要血液供应,紫外线和其他压力会连续地杀死细胞。眼睛的晶状体已经演变出多重保护和修复系统,以在面对环境损害时能保持其透光功能。那么,它是如何做到这一点呢?
这正是这些研究人员试图在这个创新型的研究中所要了解的。他们已经确定完好的眼睛晶状体确实能够除去凋亡的晶状体细胞碎片,并致力于在晶状体细胞中发现该过程的分子机制。通过使用眼球晶状体作为模型,他们设法理解其他细胞和组织在不通过血细胞的情况下,怎样采取不同的方式来发挥功能。
“凋亡物质的积累对上皮细胞群,包括角膜,皮肤,肺和其它组织来说是有毒害性的,并且也和多种自身免疫性疾病,炎症,老化和退行性疾病的发展相关联,”文章的作者,教授,佛罗里达大西洋大学医学院的研究生主任Marc Kantorow博士说道。“识别防止凋亡诱导损伤影响的细胞体系是理解和发展疗法来治疗这些疾病的重要一步。”
利用小鸡胚胎的晶状体,Kantorow和他的合作者 Lisa Brennan博士,副研究员Daniel Chauss博士生和Olya Bakina学者,以及FAU医学院的研究生们一道,设计了具有红色或绿色两种荧光的晶状体细胞来代替正常情况下透明的晶状体细胞。他们创造了死的人工绿色细胞,并将它们饲喂给红色细胞。当绿色细胞吞掉红色细胞后,它们就变成黄色。他们使用显微镜实时观察到了这种机制,并跟踪消化细胞,通过使用抗体特异性分子,以确定在细胞吞噬彼此时需要哪些分子。
“众所周知细胞有非常具体的功能,并且环境损害与细胞死亡有关,”Brennan说。“在这项研究之前,普遍已知的是,由专门的免疫细胞进入组织并吞噬掉这些死亡细胞,这就是人体怎样摆脱死细胞的过程。我们使用眼睛晶状体作为模型尝试寻找替代方法来摆脱这些死细胞以保持组织活力。”
眼睛晶状体是人体内最易受到环境因素影响的组织之一,因为在它透明体和角膜的表面缺乏保护性的色素沉着和驻留。对晶状体及其组成的损伤将会导致年龄相关性白内障的形成,尽管手术治疗方案在进步,这仍然是视力疾病的主要原因之一。
“百分之二十的白内障患者与紫外线照射有关,并在其一生某个时间点,大多数人会得白内障,”Kantorow说。“我们的工作能够带来治疗手段和方法的新发现,将不再需要手术,这是当今治疗白内障的唯一途径。”