代谢组学

Science子刊:罕见的遗传性酶紊乱导致纤维化

2019年7月22日讯 ——在一项圣犹大儿童研究医院科学家完成、近日发表在《Science Advances》杂志上的研究中,研究者发现神经氨酸酶1(NEU1)的缺乏与肌肉、肾脏、肝脏、心脏和肺等器官结缔组织(纤维化)的形成有关。纤维化包括危及生命的情况,如特发性肺纤维化。
NEU1基因突变引起溶酶体贮存病--唾液酸沉积症,这是一大类小儿疾病。"这是NEU1首次与纤维性疾病联系在一起,"通讯作者Alessandra d' azzo博士说,他是圣犹大儿童研究医院遗传学系的成员和讲座教授。"NEU1是一种重要的酶,它能分解人体许多细胞中的含糖分子,但在关于成年人的健康问题中,它还没有真正引起人们的注意。"
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她说:"基于这些发现,假设NEU1的表达水平可能有助于识别有纤维化风险的个体,或告知他们的预后,特别是在缺乏病因或可能治疗的信息时,这是很诱人的。"当多余的结缔组织产生、堆积并破坏肌肉、肺、肝、心脏和其他组织的正常功能时,就会发生纤维化。结缔组织部分是由成纤维细胞产生的。
早期证据
这些发现是在azzo实验室早期研究的基础上得出的。这项研究集中在缺乏Neu1基因的老鼠身上。当结缔组织增殖并侵入肌肉时,小鼠肌肉萎缩。在这项研究中,研究人员通过揭示缺乏Neu1的小鼠成纤维细胞增殖、迁移和释放大量分子,从而促进结缔组织的持续扩张,从而揭示了潜在的机制。"这些细胞开始表现得更像癌细胞," azzo说。她之前曾报道过NEU1缺乏症在癌症--尤其是结缔组织癌症肉瘤中的潜在作用。
研究人员发现,缺乏Neu1的小鼠成纤维细胞释放出过多的分子,这些分子会降解细胞外基质和微小的囊泡(外泌体)。外泌体富含促进纤维化的因子,包括生长因子TGF-β和信号分子WNT。正常的小鼠和人类成纤维细胞在暴露于含有TGF-β、WNT和由缺氧成纤维细胞释放的相关分子的外泌体时被激活增殖和迁移。
人类疾病
研究人员检查了患有特发性肺纤维化的成年人的组织,发现与未确诊的成年人相比,NEU1的产生明显减少(下调)。研究人员检查了一个包含89例特发性肺纤维化患者的RNA测序数据库,发现NEU1是数据库中66个基因中被下调程度最高的基因之一。
研究表明,NEU1缺乏症与小儿灾难性疾病有关,是成人纤维性疾病发展和进展的一个可能的危险因素,其主要原因尚不清楚。这些发现也证实了d' azzo的信念,即对罕见的儿科疾病(如溶酶体储存障碍)进行深入研究,往往有助于解释老年人常见的潜在疾病机制。
参考资料:
 
Alessandra d'Azzo et al. "Excessive exosome release is the pathogenic pathway linking a lysosomal deficiency to generalized fibrosis," Science Advances (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aav3270
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