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STTT:暨南大學(xué)吳建國(guó)團(tuán)隊(duì)闡述缺氧信號(hào)在人類健康和疾病防治中的作用及展望

 子孫滿堂康復(fù)師 2022-07-18 發(fā)布于黑龍江

來(lái)源:生物世界 2022-07-15 14:32

氧是人體不可缺少的物質(zhì),細(xì)胞維持氧的平衡來(lái)確保正常的生理功能。在氧氣正常的條件下,人體細(xì)胞消耗氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)合成能量ATP;氧還參與了細(xì)胞各種關(guān)鍵的生化反應(yīng)。

氧是人體不可缺少的物質(zhì),細(xì)胞維持氧的平衡來(lái)確保正常的生理功能。在氧氣正常的條件下,人體細(xì)胞消耗氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)合成能量ATP;氧還參與了細(xì)胞各種關(guān)鍵的生化反應(yīng)。在氧氣缺乏的情況下,人體細(xì)胞激活一系列信號(hào)通路,包括:缺氧誘導(dǎo)因子、能量代謝途徑以及細(xì)胞應(yīng)激通路等,從而誘導(dǎo)細(xì)胞對(duì)缺氧的應(yīng)激反應(yīng)。

細(xì)胞對(duì)低氧反應(yīng)的核心分子是缺氧誘導(dǎo)因子(HIF),HIF信號(hào)通路具有感知細(xì)胞缺氧導(dǎo)致的代謝變化、調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖以及誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)等功能。HIF信號(hào)通路與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),包括:心腦血管疾病、代謝疾病、組織炎癥以及感染性疾病等。HIF通路的發(fā)現(xiàn),解釋了細(xì)胞如何感知氧的變化、介導(dǎo)下游的信號(hào)通路,提供了防治人類疾病的新靶點(diǎn)。

近日,暨南大學(xué)病原微生物研究院吳建國(guó)教授團(tuán)隊(duì)等在 Signal Transduction and Targeted Therapy 期刊發(fā)表了題為:Hypoxia signaling in human health and diseases: implications and prospects for therapeutics 的長(zhǎng)篇綜述論文。

該綜述論文全面闡述了缺氧信號(hào)通路的激活與調(diào)控機(jī)制,系統(tǒng)探討了缺氧信號(hào)通路在人類健康和疾病發(fā)生中的功能和機(jī)制,深入總結(jié)了缺氧信號(hào)通路作為調(diào)控健康和疾病的治療靶點(diǎn)、展望了開(kāi)發(fā)防治缺氧信號(hào)相關(guān)疾病藥物的新策略。

文章首先介紹了HIF的發(fā)現(xiàn)歷史(圖1),詳盡闡述了HIF的生物學(xué)功能及其介導(dǎo)的信號(hào)通路(圖2),重點(diǎn)描述了HIF調(diào)控代謝、細(xì)胞增殖、糖酵解、免疫應(yīng)答、病原感染、腫瘤發(fā)生等的機(jī)制(圖3)。

圖1.缺氧信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究的歷史

圖2.缺氧信號(hào)通路的基本原理與其它信號(hào)通路的交叉與相作
 
圖3.缺氧信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)功能
作者總結(jié)了與人類重要疾?。òǎ捍x性疾病、傳染性疾病、腫瘤、心血腦血管疾病以及退行性病變等)相關(guān)的缺氧信號(hào)通路;闡述了新冠肺炎與缺氧信號(hào)的相關(guān)性,提出了缺氧信號(hào)通路與新冠肺炎發(fā)生密切相關(guān)(圖4);概述了HIF-1α在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制(圖5)。
圖4.HIF-1α介導(dǎo)的缺氧信號(hào)在COVID-19中的作用
 
圖5.HIF-1α在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制
此外,文章對(duì)基于缺氧的靶向防治腫瘤、心腦血管疾病、代謝性疾病和傳染性疾病等進(jìn)行了詳細(xì)介紹,指出HIF-1是缺氧途徑的核心元素(圖6)。
圖6. 人類重點(diǎn)疾病中靶向缺氧信號(hào)的藥物
 
圖7. 靶向缺氧信號(hào)傳導(dǎo)的治療策略
關(guān)于目前人們對(duì)缺氧信號(hào)通路的認(rèn)識(shí)也在文章中做了綜合性評(píng)價(jià)。文章指出HIF-1α是防治缺氧相關(guān)疾病藥物靶標(biāo)的首選分子,臨床試驗(yàn)中的大多數(shù)藥物都是基于調(diào)控HIF-1α mRNA的轉(zhuǎn)錄水平、調(diào)控HIF-1α蛋白的穩(wěn)定性、改變HIF-1α蛋白的酶活性等。同時(shí)建議用HIF-1α作為新藥的靶點(diǎn)時(shí),必須考慮其組織和疾病的特異性,因?yàn)镠IF-1α和下游基因在不同組織中的功能可能有所不同。隨著更廣泛、系統(tǒng)和深入的開(kāi)展缺氧相關(guān)疾病的研究以及多學(xué)科交叉研究(包括:結(jié)構(gòu)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和藥學(xué)等),將為進(jìn)一步揭示HIF-1α的新功能和新機(jī)制、為防治缺氧相關(guān)疾病提供更多的理論依據(jù)和藥物靶標(biāo)。

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