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具有“双重身份”的干细胞与鼻窦炎导致的嗅觉缺损存在关联

具有“双重身份”的干细胞与鼻窦炎导致的嗅觉缺损存在关联

09/19/2019

对小鼠和人体组织样本开展的实验中,约翰·霍普金斯医疗集团的研究人员报告称,有证据表明,负责嗅觉的鼻部神经干细胞会发生转化,使慢性鼻窦炎的长期炎症持续存在。研究人员认为,这项研究的结果表明干细胞改变其身份以参加免疫反应的能力可能是一种保护机制,用于保持炎症消退后嗅觉组织再生的潜力。

在一份发表在期刊 Cell Stem Cell细胞干细胞) 报告中,科学家表示这项研究也可能会推动寻找更好的治疗方法,以治疗慢性鼻窦炎通常伴随的嗅觉缺损。

除了鼻塞外,慢性鼻窦炎的特征包括颅骨和鼻部液体排出腔衬里的组织持续发炎,导致充血、黏液稠密和面部疼痛。大多数患者会发生某种程度的嗅觉缺损。在一定比例的患者中,会发生令人担忧的完全失去嗅觉,称为嗅觉丧失。但是尚不清楚鼻窦炎如何影响嗅觉。

对于许多患者而言,单独的粘液和组织肿胀阻塞无法解释为何会失去嗅觉。失去这种感觉是一种真正的残疾。约翰·霍普金斯大学医学院耳鼻喉科头颈外科教授、医学博士 Andrew Lane 表示,们无法感知到警告他们即将面临危险的气味,例如烟雾、气体泄漏或食物腐烂。由于感知到的大部分食物风味来自嗅觉,这些人群失去了品尝能力,影响了他们对生活的整体享受。

Lane是一位耳鼻喉科专家,他在临床实践中专注于鼻窦疾病患者的治疗。他表示采用类固醇类药物减轻炎症的标准治疗方法并非总是有效,并伴有副作用(如骨质虚弱、视力改变、体重增加和易受感染)。鼻腔喷雾剂和冲洗液中的局部类固醇可以改善鼻窦充血和其他症状,但通常不能恢复嗅觉。

Lane表示,黏膜衬里中负责嗅觉的神经元被称为嗅觉神经元,它们通常具有显著再生能力,即使这些神经元受到严重损伤也是如此。然而,在 之前的研究中Lane约翰·霍普金斯分子生物学家Randall Reed博士创建了小鼠模型并对其开展了研究,结果显示慢性鼻窦炎和鼻部发炎损伤的嗅觉神经元无法从被称为水平基底细胞的嗅觉干细胞中再生。

为了理解为何这种具有干细胞再生能力的基底细胞在慢性鼻窦炎病例中无法再生嗅觉神经元,Lane和博士后研究 Mengfei Chen博士对慢性鼻窦炎患者的组织样本和培育的嗅觉炎症模型小鼠(一种类人类慢性鼻窦炎的模型)进行了研究。

们在实验早期对小鼠嗅觉组织进行取样,然后对小鼠造成广泛的炎症,并在68周后再次采集样本。

们使用特定标志物来分离嗅觉水平基底细胞。研究发现,在炎症后期,基底细胞增大且数量也会增加,但其再生能力关闭了,这意味着基底细胞不会形成新的神经元。

与小鼠模型类似,在来自慢性鼻窦炎患者的嗅觉组织样本中,科学家发现基底细胞的数量和大小均有所增加,并产生炎症细胞因子。

们现在了解到,干细胞不仅仅会被动地接收指示他们重新生成新神经元的信号,实际上还会转换它们的身份来参与免疫反应。”Lane表示,们的研究还表明,只要炎症持续存在,这些细胞就会处于干细胞状态,并且不会恢复嗅觉神经元再生。

对于这种不会切换状态,一种可能的进化上的解释在于这是一种关键的保护功能。这些细胞靠近大脑,而大脑是一个重要的防御场所。”Lane说,身体不希望感染或其他任何可能导致邻近鼻窦发炎的物质穿透进入脑。因此,这些基底细胞很可能进化为参与免疫反应以作为最后一道防线,而不是仅仅用于创造更多的嗅觉细胞。

更深入地了解炎症如何影响嗅觉组织和嗅觉感知神经元缺失应当有助于发现非类固醇类药物的治疗方法,以恢复慢性鼻窦炎患者的嗅觉。

除了开发保护神经元免受损伤或让其在炎症后再生的新药物,该研究还可以帮助科学家理解为什么目前已上市的新的炎症治疗方法(如dupilimab可以阻断哮喘和鼻窦息肉中的蛋白质通路)能够恢复这些疾病患者的嗅觉。