JBC詳解低氧下的細胞行為

　　細胞是如何在惡劣的條件下存活，是科學家們十分關注的一個研究課題。日前，利物浦大學的研究者們深入分析了細胞在低氧環境下的行為，文章發表在Journal of Biological Chemistry雜志上。這項研究將有望幫助人們對癌癥等嚴重疾病進行更好的治療。

　　低氧條件是指機體內的氧供應不足，這種條件會使細胞面臨死亡的威脅，這樣的情況常發生在局部缺血(ischemia)的患者體內。組織中的血液供給不足會引起局部缺血，導致患者出現壞疽或者癱瘓。

　　在這項新研究的基礎上，人們有望通過控制幫助細胞存活的信號，防止局部缺血對組織造成損傷。此外，由于研究中的低氧水平與腫瘤內的環境相似，這一成果也有望幫助人們徹底摧毀癌細胞。

　　活細胞中存在著一個復雜的響應機制，能幫助它們在氧含量較低的條件下存活下來。這一機制主要受到一個轉錄復合物——低氧誘導因子HIF的控制。之后科學家們又發現，癌細胞也能利用HIF來適應腫瘤環境，高HIF-alpha水平在實體瘤中非常常見。

　　研究人員在只含有1%氧氣的環境中進行了20小時的細胞培養，并通過活細胞成像技術實時觀察了細胞中發生的應答。隨后，他們對指導細胞應答行為的蛋白進行了建模和分析。

　　處于低氧條件下的細胞會努力適應新環境，逐漸發展出對低氧條件的抗性。結果是一部分細胞死去，而另一些細胞得以生存。在此之前，人們并不清楚這其中的具體機制。現在，研究人員通過監控細胞內的蛋白水平，向人們展示了這些蛋白對基因活性的影響，闡明了有助于細胞存活的最佳條件。

　　領導這項研究的細胞生物學家Dr Violaine See說：“這些發現將大大增進我們對腫瘤的理解。由于細胞生長速度超過了血液供給，腫瘤細胞長期處于低氧狀態。”

　　研究人員指出，包括缺氧誘導因子HIF在內的細胞內部信號，控制著細胞對低氧環境的適應性應答。他們在低氧條件下，通過活細胞成像觀察了HIF的暫時性表達(三小時)。研究顯示，HIF的這種表達形式有重要的作用，可以避免p53依賴性促凋亡基因的轉錄，并由此阻止細胞走向死亡。

　　文章總結道，受到嚴格調控的HIF表達動態，會對控制細胞生死的關鍵信號通路產生重要影響。人們可以在此基礎上，通過靶標HIF治療與低氧有關的疾病，例如腫瘤和局部缺血等。