上皮組織能提供第一線的屏障來保護機體免於病原體和有害物質的入侵，近日，一篇發表在國際雜誌Nature Communications上題為“Repair of airway epithelia requires metabolic rewiring towards fatty acid oxidation”的研究報告中，來自Francis Crick研究所等機構的科學家們通過研究揭示了位於肺部氣道內的細胞如何改變自身的代謝，以及這一過程為何對於幫助肺部在感染或損傷進行愈合非常關鍵。

位於氣道內的上皮細胞能產生粘液並長出纖毛，纖毛有規律的擺動能將粘液推向喉嚨，粘液產生和纖毛運動之間的正確平衡對於清除肺部中的外部病原體和其它有害的顆粒非常重要，這些特殊細胞的分化需要被嚴格調控從而促進肺部在受到損傷和感染後進行自我修複。這項研究中，研究人員分析了肺部上皮細胞利用營養物質來製造能量和生物量的方式，以及當其分化為專門的細胞時這種方式是如何發生改變的。

阻斷脂肪酸的氧化代謝通路或會損傷氣道上皮細胞的分化，從而導致機體完全缺失這種專門的細胞;研究者發現，在分化期間，肺部上皮細胞能從代謝葡萄糖的模式轉化為利用脂肪的方式，通過阻斷脂肪酸的氧化過程就能完全阻斷專門細胞的分化。研究者Stefania Crotta博士說道，截止到目前為止，研究人員並不是很清楚代謝過程在肺部上皮細胞再生中的作用，但轉化為脂肪酸的氧化過程或許是非常有意義的，因為肺部中存在大量的氧氣和可用的脂肪。研究者認為，這種轉換會釋放葡萄糖從而用於其它重要的生理學過程，比如專業細胞中的粘液糖基化修飾。

科學家揭示對機體肺部損傷修複非常關鍵的代謝過程。

隨後研究人員還分析了用於治療與急性呼吸窘迫綜合征和其它肺部疾病相關的肺部損傷的藥物的作用機理，他們發現，其中有些藥物或能促進脂肪酸的氧化過程，並導致分化、產生粘液的纖毛細胞的比例增加。緊接著，研究人員在小鼠體內研究了這種代謝過程的重要性，利用基因編輯工具，研究人員移除了對脂肪酸氧化過程非常關鍵的基因，並在小鼠被流感病毒感染後觀察了肺部上皮細胞進行再生的能力，他們證實，能發生分化的細胞或許要少的多，而更多的細胞仍然處於非專業化的狀態。

研究者Andreas Wack表示，機體僅能承受短短數分鍾的缺氧，因此肺部修複是一個受到了非常嚴格調節的過程，包括上皮細胞分化的速度和效率，從而使得組織完全按照感染和受傷前的狀況進行再生。理解脂肪酸氧化在這一過程中的重要性或有望為研究人員提供一定的機會來促進肺部損傷後的細胞分化以及健康肺部的修複。

綜上，本文研究結果揭示了支持氣道上皮細胞分化的特殊代謝網絡，同時還識別出了新型的靶點並有望幫助開發促進肺部損傷修複的幹預性措施。

原始出處：

Stefania Crotta,Matteo Villa,Jack Major，et al. Repair of airway epithelia requires metabolic rewiring towards fatty acid oxidation, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-36352-z