科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺在紅細(xì)胞生成（即紅系祖細(xì)胞分化為成熟紅細(xì)胞的過(guò)程）中扮演了一個(gè)出人意料的重要角色。早期，干細(xì)胞會(huì)分解谷氨酰胺以滿足代謝需求，但在紅細(xì)胞分化的后期，這一過(guò)程被逆轉(zhuǎn)，細(xì)胞開(kāi)始合成谷氨酰胺。

這一發(fā)現(xiàn)由美國(guó)圣猶達(dá)兒童研究醫(yī)院的科學(xué)家揭示。他們指出，紅細(xì)胞在生成過(guò)程中需要谷氨酰胺來(lái)吸收并解毒血紅素合成的副產(chǎn)物——氨。研究表明，如果這種谷氨酰胺代謝的逆轉(zhuǎn)過(guò)程無(wú)法正常進(jìn)行，可能會(huì)導(dǎo)致如β-地中海貧血等血液疾病。

谷氨酰胺代謝的“開(kāi)關(guān)”
這項(xiàng)研究的詳細(xì)內(nèi)容發(fā)表在《科學(xué)》雜志的一篇題為《支持紅細(xì)胞生成的谷氨酰胺代謝開(kāi)關(guān)》的文章中。研究人員發(fā)現(xiàn)，從分解谷氨酰胺到合成谷氨酰胺的轉(zhuǎn)變是紅細(xì)胞生成過(guò)程中不可或缺的一部分。

“紅細(xì)胞生成需要一種特殊的代謝適應(yīng)機(jī)制來(lái)解毒血紅素合成和其他代謝過(guò)程產(chǎn)生的氨，”研究人員寫道?！霸讦?地中海貧血中，由于氧化應(yīng)激導(dǎo)致谷氨酰胺合成酶活性受損，從而引發(fā)谷氨酸和氨的積累。而通過(guò)增強(qiáng)谷氨酰胺合成酶的活性，可以改善這些代謝和病理缺陷。”

血紅素與谷氨酰胺的聯(lián)系
血紅素是血紅蛋白的主要成分，而紅細(xì)胞的成熟離不開(kāi)血紅素的合成。然而，這一過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氨。如果氨無(wú)法及時(shí)清除，會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激并損害細(xì)胞功能。研究發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞會(huì)在分化后期啟動(dòng)谷氨酰胺合成酶，將氨與谷氨酸結(jié)合生成谷氨酰胺，從而實(shí)現(xiàn)氨的解毒作用。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)地分析紅細(xì)胞每個(gè)分化階段的代謝變化，首次揭示了這一代謝逆轉(zhuǎn)機(jī)制?！霸诜只缙冢劝滨０繁环纸庖蕴峁┠芰?，”圣猶達(dá)病理學(xué)系的許健博士表示，“但在分化后期，谷氨酰胺合成酶的活性會(huì)顯著提高，從而開(kāi)始合成谷氨酰胺?！?/p>

治療血液疾病的新啟示
這一研究對(duì)于治療紅細(xì)胞疾病具有重要意義。例如，在β-地中海貧血中，谷氨酰胺代謝失調(diào)會(huì)導(dǎo)致谷氨酸和氨的積累，而增加谷氨酰胺合成酶活性可以緩解這一問(wèn)題。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有治療藥物如Luspatercept可能通過(guò)改善谷氨酰胺代謝發(fā)揮作用。

谷氨酰胺補(bǔ)充劑在治療鐮狀細(xì)胞貧血中的作用也得到進(jìn)一步解釋。研究表明，補(bǔ)充谷氨酰胺可能通過(guò)彌補(bǔ)谷氨酰胺合成酶的功能缺陷來(lái)改善紅細(xì)胞功能。這一機(jī)制或許可以解釋L-谷氨酰胺為何能緩解鐮狀細(xì)胞貧血的癥狀。

未來(lái)的研究方向
除了直接治療血液疾病，谷氨酰胺代謝特征（如谷氨酰胺與谷氨酸的比例）還可能作為多種疾病的生物標(biāo)志物，用于評(píng)估治療效果或診斷疾病。“這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了我們對(duì)紅細(xì)胞生成代謝的理解，也為開(kāi)發(fā)針對(duì)紅細(xì)胞疾病的新療法提供了重要線索，”研究人員總結(jié)道。

這項(xiàng)研究不僅揭示了一種進(jìn)化上保守的代謝適應(yīng)機(jī)制，也為探索治療β-地中海貧血、鐮狀細(xì)胞貧血等血液疾病的新途徑提供了科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh9215

編輯：王洪

排版：李麗