美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的科学家们7月27日在《细胞·干细胞》杂志发文称，肺部受到损伤后，肺气道中的干细胞会通过自我复制和分化实现肺组织再生。
研究还阐明了衰老对肺组织再生的消极影响，并将促进改善气道健康的靶向治疗策略的制定。
气道将由鼻子和嘴吸入的空气输送到肺部，是人体抵御通过空气传播的致病颗粒的第一道防线。有两种气道细胞在这一过程中发挥了重要作用：粘液细胞能够分泌粘液截留有害颗粒；纤毛细胞则可以用它们的伪足，将被粘液吞噬的颗粒扫到喉咙后部，然后通过咳嗽清除出肺部。
人们每天吸入的传染性或毒性颗粒会损伤气道。这时，气道基底干细胞会被激活，参与修复损伤：一方面它们可以自我更新，另一方面还可以分化为粘液细胞和纤毛细胞。为了保持每一种细胞类型的平衡，气道基底干细胞必须从增殖阶段过渡到分化阶段。
“这些干细胞必须维持微妙的平衡，它们需要产生适量的粘液细胞和纤毛细胞，将有害颗粒阻挡在肺部之外，同时还必须自我复制，以确保有足够的干细胞能够应对下一次损伤。”论文作者、UCLA教授Brigitte Gomperts说。
研究人员在肺损伤小鼠中，检测了气道中不同类型细胞的协同工作方式。结果发现，Wnt/β-catenin信号通路的激活能够刺激气道基底干细胞对损伤做出反应。在增殖阶段，成纤维细胞会分泌Wnt分子，向干细胞发出自我更新的信号；在分化阶段，组织和器官内层的上皮细胞也会分泌Wnt分子，促进干细胞分化为成熟的气道细胞。
了解健康的肺部如何再生，是了解过程出错时、疾病如何产生的第一步。为了弄清肺部再生过程和激活的细胞在疾病中可能扮演的角色，科学家们研究了老年小鼠的肺部再生过程。
“我们惊讶地发现，在衰老气道中，即使没有损伤，干细胞中的Wnt/β-catenin信号通路也是活跃的，而年轻气道干细胞中的Wnt/β-catenin信号通路只在必要时被激活。当该通路被激活时，它会刺激干细胞自我复制并分化为更多的气道细胞。”论文作者、UCLA医学院的Cody Aros说。
Gomperts实验室之前的研究已经建立了Wnt/β-catenin信号通路激活和肺癌之间的联系。“细胞分裂得越多，就越有可能出错或突变，从而导致癌症。”Gomperts说。
这项新研究在这一工作的基础上，不仅确定了肺组织再生在衰老过程中出现问题的原因，还精确地确定了出现问题的时间。
Aros说：“这些发现让我们明确了肺组织再生过程中，重要的细胞类型和信号通路，并且指出了通过干预治疗预防癌症的最佳时机。”
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