我們的家庭出身往往在許多方麵塑造我們的未來。在一項新的研究中，來自以色列魏茨曼科學研究所的研究人員發現血管也是如此。他們發現血管是由意想不到的祖細胞形成的，並接著證實表明這種不尋常的起源決定了血管的未來功能。相關研究結果於2022年5月25日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Generation of specialized blood vessels via lymphatic transdifferentiation”。

        論文共同通訊作者、魏茨曼科學研究所的Karina Yaniv教授說，“我們發現，血管必須來自正確的來源才能正常運作---就好像它們記得自己來自哪裏。”

        供應不同器官的血管彼此之間有很大的不同。例如，由於腎髒從事過濾工作，它的血管壁上有小孔，使物質能夠有效通過。在大腦中，同樣的血管壁幾乎是密封的，確保了一種稱為血腦屏障的保護性屏障形成。肺部中的血管壁適合完成另一項任務，即促進氣體交換。

        盡管血管係統至關重要，但人們對各種血管之間的這類差異是如何產生的仍然知之甚少。到目前為止，人們知道這些血管來自兩個來源---現有的血管以及成熟並分化形成血管壁的祖細胞。在這項新的研究中，論文共同通訊作者、Yaniv實驗室博士後Rudra N. Das博士發現血管可以由一種以前未知的來源產生：淋巴管。第三種來源是在轉基因斑馬魚中發現的，它們的細胞利用新建立的熒光標誌物進行標記，從而能夠對它們進行追蹤。

        Das說，“人們知道血管可以產生淋巴管，但是我們首次發現，在正常的發育和生長過程中也可以發生相反的過程。通過追蹤幼年斑馬魚身體上魚鰭的生長，Das觀察到，即便在骨骼形成之前，魚鰭中最先出現的結構就是淋巴管。這些淋巴管中的一些隨後失去了它們的特征，轉而變成了血管。”

        這似乎是莫名其妙的浪費：為什麼魚鰭中的血管不是簡單地從附近的大血管中長出來的呢?Das及其同事們通過分析缺乏淋巴管的斑馬魚突變體提供了一個解釋。他們發現，當淋巴管缺失時，這些斑馬魚突變體的魚鰭中的血管確實通過從現有的、附近的血管中分支而來。然而，令人驚訝的是，在這種情況下，魚鰭的生長是不正常的，有畸形的骨骼和內部出血。通過比較發現，在斑馬魚突變體中，過量的紅細胞進入魚鰭中新形成的血管，而在具有由淋巴管產生的血管的正常斑馬魚中，這種進入受到控製和限製。

        紅細胞的稀缺顯然創造了已知有利於骨骼有序發育的低氧條件。另一方麵，在斑馬魚突變體中，過量的紅細胞破壞了這種低氧條件，這可以很好地解釋觀察到的異常情況。換句話說，隻有那些從由淋巴管產生的血管才完全適合它們的專門功能---在這種情況下，就是適當的魚鰭發育。

        鑒於與哺乳動物不同，斑馬魚的大部分器官都具有非凡的再生能力，Das及其同事們開始探索魚鰭在受傷後如何再生。他們發現他們在魚鰭的發育過程中觀察到的整個過程在魚鰭再生過程中重複出現---即淋巴管首先生長，後來才轉變為血管。Das說，“這一發現支持了這樣一個觀點，即用不同的細胞類型構建血管並不是偶然的，這是為了滿足身體的需要。”

        幼年斑馬魚(藍色，上)魚鰭上的淋巴管細胞產生了成年斑馬魚(藍色，下) 魚鰭的整個血管網絡。

        這些發現可能與斑馬魚以外的包括人類在內的脊椎動物有關。Yaniv說，“在過去的研究中，無論我們在魚身上發現什麼，通常都被證明對哺乳動物也是如此。”

        她補充說，“在一個更普遍的層麵上，我們展示了血管細胞的‘傳記’和它在成年有機體中的功能之間的聯係。我們發現一個細胞的身份不僅由它所在的‘居住地’或它從周圍組織接受的信號種類決定，而且還由它的‘父母’的身份決定。”

        這項新的研究可能導致醫學和人類發育研究開辟新的研究路徑。例如，它可能有助於闡明人類胎盤中能夠為胚胎發育建立一個低氧環境的特殊血管的功能。它還可能有助於對抗常見疾病：如果我們能夠確定心髒冠狀血管的特殊功能，就可能更容易預防和治療心髒病發作;如果了解癌症的血液供應究竟是如何產生的，就可能開發出新的療法，使其失去血液供應;了解了大腦血管是如何變得不可滲透的，可能有助於更有效地將藥物遞送到腦組織。在另一個關鍵的方向上，這些發現可能應用於組織工程，有助於為每個組織提供所需的血管。

        Yaniv實驗室專門研究淋巴係統。他認為這項研究揭示的淋巴管的新作用特別有說服力：“淋巴管通常被視為血管的窮親戚，但事實可能恰恰相反。它們可能在很多情況下更重要。”