本次主題我們來探討有關肺部纖維化的研究,纖維化主要是由纖維母細胞 (fibroblast) 所致,它們分布於身體各組織中,可受到其他細胞訊息因子的刺激而分化成各種細胞,例如脂肪細胞或平滑肌細胞等等。纖維母細胞可分泌細胞外間質 (extracellular matrix, ECM),這個東西包在細胞周圍,可以將細胞綁在一起,這也就是結締組織的主要結構,細胞被綁在一起才不會亂跑,藉此來維持整個身體的形狀。細胞外間質的成分主要是膠原蛋白 (collagen)、彈性蛋白 (elastin) 等這類纖維結構蛋白。纖維母細胞的生長速度比其他細胞還快,而這個所帶來的負面效果便是在身體組織受傷時,原本存在於此的細胞分裂速度比纖維母細胞慢,所以傷口便被纖維母細胞所佔滿,並產生這些纖維蛋白填滿此處,而纖維母細胞沒有原本存在於此處細胞的功能,所以這個區域就失去原本的功能,當器官傷的愈多,就有愈多纖維母細胞來搶位子,纖維化的位置也就愈多,這就是傷口纖維化的嚴重性。
當肺部大量細胞被破壞時,會有許多纖維母細胞進入除了分泌細胞外間質,還會分泌促纖維化物質,例如血小板衍生生長因子 (platelet-derived growth factor, PDGF)、轉化生長因子β1 (transforming growth factor β1, TGF-β1)、跟 類胰島素生長因子 (insulin-like growth factor 1, IGF-1),會促進纖維母細胞分化成肌母細胞 (myoblast) 產生更多細胞外間質,加速纖維化。所以肺部可收縮的體積便減少,使呼吸的氣量減少,影響呼吸系統。而造成細胞死亡的原因,包含抽菸、空氣汙染和廚房油煙等等。在現在環境容易暴露其中,因此解決肺部纖維化,也是現今重要的問題之一。
5-甲氧基色氨酸 (5-Methoxytryptophan, 5-MTP),是體內色基酸的代謝物,在過去的研究中顯示,它具有具有抗發炎、抗癌細胞生成、保護血管和抗纖維化的作用,因此在本篇所介紹的試驗將以5-甲氧基色氨酸,來看能否改善肺部的纖維化。
本篇將主要討論體外細胞試驗的測定,試驗中發現,當加入5-甲氧基色氨酸後,原本在培養盤中的人類肺臟的纖維母細胞 (Human lung fibroblast, HLFs) 受TGF-β1刺激分化成肌母細胞的比例,隨著5-甲氧基色氨酸的濃度增加而降低。而在細胞遷移試驗中,比較不同處理的培養盤中HLF的移動狀況,結果發現在同時有TGF-β1的刺激下,有加入5-甲氧基色氨酸的處理組移動距離減少,到達指定地的比沒有加5-甲氧基色氨酸的少。所以從中我們可知道,在有5-甲氧基色氨酸的情況下,可減少纖維母細胞分化成肌母細胞,抑制纖維母細胞的移動,因此纖維母細胞跟細胞外基質都減少,便能來抑制纖維化的發生。在下一篇文章中,我們將介紹纖維母細胞內的細胞傳遞途徑到底哪裡被抑制,以及在小鼠動物試驗中,是否能改善其肺部纖維化的狀態。
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參考文獻
Fang L, Chen H, Kong R, Que J. Endogenous tryptophan metabolite 5-Methoxytryptophan inhibits pulmonary fibrosis by downregulating the TGF-β/SMAD3 and PI3K/AKT signaling pathway. Life Sci. 2020;260:118399. doi:10.1016/j.lfs.2020.118399