生命可以承受低氧2024 年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国人威廉·凯林、英国人彼得·拉特克利夫和美国人格雷格·塞门扎,以表彰他们发现了细胞如何感知氧气和适应氧气供应
拉斯克奖被认为是诺贝尔奖的风向标
2024 年,拉斯克基础医学讨论奖就授予了“人与动物对氧气含量的细胞感知机制”这一讨论结果,获奖者正是上述三人
低氧条件下的“开关”人体细胞以血液中的葡萄糖、脂肪酸和蛋白质(氨基酸)为原料,可以生产出三磷酸腺苷(ATP),以供能量之需
细胞产生 ATP 主要有两种方式:需要氧气的氧化磷酸化和不需氧气的糖酵解
不需氧气的糖酵解产生 ATP 的效率极为低下,难以长时间为细胞供能,因此需要氧气的氧化磷酸化就成为细胞最基本的能量代谢模式
人体的主要器官,如大脑、心脏和肌肉就主要依靠细胞有氧代谢产生能量
细胞的有氧代谢首先需要细胞感受和适应氧气,而这个信号系统直到 20 世纪末人们才开始逐步了解
这一机制的主要源头在于促红细胞生成素(EPO,简称促红素)蛋白
促红素是血液中的激素,胚胎期在肝脏产生,成年后转移到肾脏产生
血液中的促红素能作用于骨髓中的红细胞祖细胞,刺激这种细胞产生更多红细胞
尿毒症患者肾脏合成促红素的能力下降,就会发生严重贫血,只能通过输血治疗
当机体氧气缺乏时,肾脏会分泌促红素刺激骨髓生成新的红细胞,生长出新的血管,以此提高血液运输氧气的能力
塞门扎、凯林和拉特克利夫共同发现了在低氧条件下的这种机制,源头在于一个“开关”,即低氧诱导因子(HIF)
HIF 可以控制促红素的表达水平,假如将 HIF 的 DNA 片段插入某一基因旁边,该基因会被低氧条件诱导表达
1995 年,塞门扎和博士后王广良纯化了 HIF-1,并发现其包含两个蛋白(二聚体蛋白):HIF-1α 和 HIF-1β,并证实了 HIF-1 是通过红细胞和血管新生介导了机体在低氧条件下的适应性反应
HIF 是一种