Nature：肺竟然还有造血功能？！感觉高中生理课都白学了

药明康德/报道

今日，《自然》在线刊登了一篇颠覆大部分人常识的论文。来自加州大学旧金山分校的科学家们发现，肺有造血功能，而它生产血细胞的能力还不低——在小鼠模型中，由肺部制造的血小板数量超过了总体的一半。这一点在先前从未被发现过。

“这项发现毫无疑问说明了肺的复杂作用——它们不止用来呼吸，还是生成血液关键组成部分的重要参与者，”该项论文的负责人，加州大学旧金山分校的Mark Looney教授说：“我们在小鼠中观察到的结果，强烈表明肺在人类的血液生成中也起着关键性的作用。”

https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=g1315jybeb8&width=500&height=375&auto=0

每小时1000万个血小板

这项突破性研究背后的最大功臣是一种叫做“双光子活体成像”的技术，Looney教授正是共同发明人之一。这种成像技术使研究人员能够完成极为精细的观察，从而在活体小鼠的肺部的微小血管中，看到单个细胞的行为。

最初，研究人员想利用这项技术，了解免疫系统与血小板之间的相互作用。为此，他们选取了一种经过基因改造的小鼠品系，这些小鼠体内的血小板会发出明亮的绿色荧光。然而显微镜下的一幕让所有人都惊呆了：研究人员发现大量的巨核细胞聚集在小鼠肺部的血管中，而教科书上认为，巨核细胞主要生活在骨髓中，负责生成血小板。

▲肺部中，达血小板因子4（PF4）的细胞并不少（红色）（图片来源：《自然》）

“当我们看到生活在肺部的一大堆巨核细胞时，我们就知道，应当沿着这个方向研究下去。”该项论文的共同第一作者Emma Lefrancais博士说道。

于是，研究人员开始用这项突破性的成像技术，继续观察小鼠肺部。很快，他们得到了更多的数据。据统计，这些巨核细胞能以每小时生成1000万个血小板的速度进行工作，这表明小鼠体内超过一半的血小板都是在肺部，而不是在骨髓生成的！此外，研究人员也在肺血管中找到了诸多不同种类的巨核细胞组细胞与血液干细胞。它们一直静静地躺在那里，被人类忽视了上百年。

▲肺部的这些巨核细胞正在合成血小板（箭头）（图片来源：《自然》）

修复受损的骨髓

这些在肺血管中的巨核细胞与血液干细胞引人好奇——它们是怎么来到肺部的呢？它们会不会在肺部与骨髓之间来回移动？为了回答这些问题，研究人员们做了一系列肺移植实验。

首先，研究人员从将普通小鼠的肺部移植到了巨核细胞会发出绿色荧光的小鼠体内，并发现那些本没有荧光细胞的肺部内，也慢慢出现了绿色荧光。这表明这些能生产血小板的巨核细胞来源自骨髓。

“想到这些细胞从骨髓跋山涉水来到肺部生产血小板，就觉得不可思议，” 该项论文的另一名共同第一作者Guadalupe Ortiz-Muñoz博士说道：“肺部有可能是生产血小板理想的‘生物反应堆’。也许是因为肺部血流的机械力，或者是因为其他什么我们还不清楚的分子信号。”

在另一项实验中，研究人员将带有荧光巨核细胞组细胞的肺移植入了血小板计数较低的突变小鼠。移植后，小鼠体内爆发了一波绿色荧光，并将血小板计数迅速拉回到正常水平，并维持了数月之久。这远远超过了单个巨核细胞或血小板的寿命。因此，这些结果表明，进入突变小鼠体内的那些荧光巨核细胞组细胞在它们体内得到了激活，从而能生产健康的巨核细胞，重塑血小板的生产。

▲肺部参与血小板合成的模型（图片来源：《自然》）

在最后一项实验中，研究人员将健康且带有荧光细胞的肺移植入了骨髓受损，缺乏正常血液干细胞的突变小鼠体内。分析表明，那些来自移植肺部的荧光细胞，迁移回了受损的骨髓，并在那里定居。更夸张的是，它们不仅生成血小板，还能生成各种种类的血细胞，这甚至包括了嗜中性粒细胞、B细胞与T细胞等免疫细胞。这些研究结果表明肺部是大量血液组细胞与干细胞的居住地。在有需要时，这些细胞能够重塑受损骨髓的能力，制造血液的不同成分。

“据我们所知，这是首个描述肺部血液组细胞的研究，它或许与数百万患有血小板减少症的人息息相关，”Looney教授说道：“我们见到，许多造血干细胞并不是待在一处，而是随着血流周游全身。也许在不同器官中研究干细胞，会成为未来的一部分。”

▲脾脏中的巨核细胞可能是肺部巨核细胞的来源（图片来源：《自然》）

另一些科学家们认为，这项研究对于了解人类的许多疾病有着重要意义。同时，它也促使科学家们思考，这会对人类肺移植手术产生怎样的影响。

点击“阅读原文”，即可访问原始论文页面。

参考资料：

[1] The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors

[2] Surprising new role for lungs: Making blood