北京時間10月7日17：30，2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎揭曉！獲得者有三位，他們分別是來自哈佛醫(yī)學(xué)院達(dá)納-法伯癌癥研究所的威廉·凱林（William G. Kaelin, Jr.），牛津大學(xué)和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫（Peter J. Ratcliffe） 以及美國約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的格雷格·塞門扎（Gregg L. Semenza），以表彰他們在理解細(xì)胞如何感知和適應(yīng)氧氣供應(yīng)方面做出的貢獻(xiàn)。今年的諾貝爾獎獲得者揭示了生命中基本的適應(yīng)性過程之一的機(jī)制。他們?yōu)槲覀兝斫庋鯕馑饺绾斡绊懠?xì)胞代謝和生理功能奠定了基礎(chǔ)。他們的發(fā)現(xiàn)也為防治貧血、癌癥和許多其他疾病的新策略鋪平了道路。
【拓展】什么是細(xì)胞對于氧氣的感知和適應(yīng)？
低氧環(huán)境能產(chǎn)生更多紅細(xì)胞對人類以及絕大多數(shù)動物而言，氧氣是那么的重要?？茖W(xué)家們的這項(xiàng)研究，能夠獲得諾貝爾獎的重要原因之一，便在于研究了人類以及大多數(shù)動物感知和應(yīng)答氧氣濃度變化的分子機(jī)制。人類無論在正常的生理狀態(tài)、還是在疾病的病理狀態(tài)都對氧氣有感知和適應(yīng)能力。舉個例子，大賽前運(yùn)動員通過高原訓(xùn)練可以提高紅細(xì)胞和攜氧能力、從而提高運(yùn)動水平。這是因?yàn)楦咴?xùn)練中，運(yùn)動員的身體能夠感知高原的低氧、通過訓(xùn)練和適應(yīng)，誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的促紅細(xì)胞生成素、進(jìn)而產(chǎn)生更多的紅細(xì)胞，從而提高競技能力。但是返回平原后，運(yùn)動員的機(jī)體又會逐漸將這種適應(yīng)性的變化回歸到正常水平。今年諾獎的三位得主科學(xué)地解釋了上述高原訓(xùn)練過程。獲獎科學(xué)家的研究，闡明了細(xì)胞是如何感受氧濃度變化的基本原理，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞感知氧濃度的“開關(guān)”分子——缺氧誘導(dǎo)因子(Hypoxia-inducible factors，HIF)以及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，還揭示了另一種蛋白質(zhì)分子VHL調(diào)節(jié)HIF-1的分子機(jī)制。三位科學(xué)家的研究為人類揭示了在高氧和低氧狀態(tài)下細(xì)胞對氧的感知和應(yīng)答過程。
【延伸】NCG與高原奶牛肺動脈高壓
值得注意的是，近期的研究發(fā)現(xiàn)，NCG可以高效地促進(jìn)尿素循環(huán)，更多地合成一氧化氮（NO），而NO可以作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞后會釋放內(nèi)皮舒張因子，該種舒張因子擴(kuò)散至平滑肌并使血管擴(kuò)張，血流量增加。有趣的是，關(guān)于NO的這一發(fā)現(xiàn)獲得了1998年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。另外，NCG在促進(jìn)尿素循環(huán)時，可以更快地處理血液中的氨和二氧化碳，這有利于維持氧分壓，使得更多的氧氣進(jìn)入血液，提高血液載氧量。奶牛（也適用于其他高原哺乳動物）在使用NCG之后，通過血液含氧量的提升，血管擴(kuò)張和血流量的提升，可以給機(jī)體供給更多的氧氣，從而緩解奶牛由于缺氧導(dǎo)致心臟衰竭、右心增厚、心肌細(xì)胞腫大和壞死的癥狀。（Wang et al. 2018, J. Anim. Sci. Biotechnol.）今年諾獎的研究讓我們對不同的氧氣水平如何調(diào)節(jié)基本的生理過程有了更多的了解。比如，新血管的生成和紅細(xì)胞的產(chǎn)生，就是細(xì)胞的氧氣感應(yīng)控制的適應(yīng)過程。還有我們的免疫系統(tǒng)和許多其他生理功能，也是通過氧感應(yīng)機(jī)制進(jìn)行微調(diào)。這也啟示我們NO對于機(jī)體功能的改善可能也與細(xì)胞對氧氣的感知調(diào)節(jié)有關(guān)，而NCG對于改善高海拔地區(qū)動物低氧環(huán)境下生存能力的作用也可能與改善細(xì)胞對低氧的感知能力密不可分。科學(xué)的研究沒有止境，相信越來越多的基礎(chǔ)研究會逐步揭開NCG在改善動物和人類健康方向的面紗。讓我們共同見證：NCG，激發(fā)潛能，讓生命健康成長。
