鞘脂傷口癒合的秘密

原題:Sphingolipid secret of wound healing
作者:Elizabeth Stivison
原作日期:2022年2月9日
雜誌名:ASBMBToday

我們的身體需要正確種類的鞘脂。

鞘脂是一類含有鞘氨醇的脂質,鞘氨醇是一種長碳氫鏈,連接到源自氨基酸的首基—研究人員發現這種分子在細胞中具有多種作用。

鞘脂的代謝機制發生問題時,會對人體帶來破壞。其中一個例子就是遺傳性感覺神經病變第一型,簡稱HSAN1。這個疾病是由鞘脂的合成機制發生變化所引起的。患有HSAN1的人會有嚴重的周圍神經病變,他們的四肢會逐漸失去感覺功能。

Thorsten Hornemann 十餘年來在蘇黎世大學醫院研究這種疾病背景下的鞘脂。 Hornemann 及其研究團隊發現,患有 HSAN1 的人在催化鞘脂合成第一步的酶(也稱酵素)中發生突變,大大過量產生一種稱為脫氧鞘脂(1-deoxySL)的非典型鞘脂,它使用甘氨酸或丙氨酸在它的合成中而不是常規的絲氨酸。這項研究表明 1-deoxySL 具有神經毒性,潛在地解釋了 HSAN1 神經病變的機制。

據估計,HSAN1 的患者數每一百萬人中大約只有兩人,但全球約有 5億人被診斷患有 2 型糖尿病,二者可引起幾乎相同的症狀。

當Hornemann 的實驗室發現糖尿病患者體內也有如HSAN1 患者一樣有脫氧鞘脂(1-deoxy-SLs)水平升高的情況, 之前的巧合就得到了解答。之後他們的研究也顯示了降低脫氧鞘脂(1-deoxySL-SLs)的水平改善了糖尿病大鼠的神經病變。

然而,不僅僅是神經病變而已…

「HSAN1 患者經常出現反復發作且不易癒合的傷口和潰瘍」Hornemann 在一封電子郵件中寫道。 「由於患者沒有疼痛感,使得他們沒有適當的傷口保護或護理,這使得傷口逐漸惡化。」

最嚴重的情況可能導致截肢,而同樣的狀況也發生在糖尿病患者身上。

影像由 Dr. Thorsten Hornemann 提供 劃痕發生後立即顯示劃痕分析(上圖)和10小時後(下圖) 細胞暴露於常規鞘脂(左下); 細胞暴露於脫氧鞘脂(右下)

Hornemann的研究團隊觀察到,脫氧鞘脂(1-deoxySLs) 改變了細胞骨架,這讓他們有了一個新的假設:「我們意識到細胞骨架不只是對於神經元維持其結構完整很重要,並且對傷口癒合的過程本身也有其重要性。」他解釋道。「皮膚傷口的癒合需要高度協調的細胞移動。」

這取決於細胞骨架,它可以直接被脫氧鞘脂 (1-deoxySLs)改變。

他們最近發表在《脂質研究雜誌》上的 研究成果中,Hornemann 的實驗室通過模擬細胞培養中的傷口癒合來研究這一假設。該團隊培養細胞板,然後劃傷覆蓋有細胞的板的表面,留下細胞被劃開的一道缺口。然後他們測量了細胞如何在那道缺口上移動並將其填補的情況。暴露於較高量脫氧鞘脂的細胞較難移動和填補那道缺口,這對在 HSAN1 和糖尿病患者中所見到的傷口癒合問題提供了解釋。

此項實驗成果突顯了2個可能的治療方向。在目前的論文裏寫道,阻斷不同種類的脫氧鞘脂之間相互轉換的酶可以防止傷口癒合問題。 他們之前也表明了HSAN1的症狀可以透過口服絲氨酸來緩解,絲氨酸將細胞平衡從脫氧鞘脂(1-deoxy-SLs) 推向常規鞘脂 (canonical sphingolipids)。

Hornemann 表示,由於糖尿病的傷口癒合和神經病變背後似乎有著相同的機制,「相同的方法也可能抑制糖尿病患者脫氧鞘脂(1-deoxy-SLs)的形成,並可能成為一種治療選擇。」

本文首刊於 ASBMB Today, American Society for Biochemistry and Molecular Biology 的新聞雜誌  閱讀原文