重新編程身體的能量通路可以促進腎臟的自我修復

凱斯西儲大學醫學院和大學醫院克利夫蘭醫學中心的醫學博士Jonathan Stamler領導的一個研究小組發現了一條加強受傷腎臟自我修復工作的途徑這一發現可能為新藥鋪平了道路。停止甚至逆轉人類嚴重腎臟疾病的進展 - 以及心臟，肝臟和大腦的其他潛在致命疾病。

腎臟過濾血液中的廢物和多餘的液體，排出尿液中不安全的分子。由於腎臟受傷或失敗，廢物積聚，可能導致死亡。

新發現的途徑涉及重新編程身體自身的新陳代謝，以挽救受損的腎臟。通常，稱為糖酵解的過程將來自食物的葡萄糖轉化為能量，這是生命繼續所必需的。但是這一新發現表明，當組織受傷時，身體可以將過程轉換為受損細胞的修復過程。

到目前為止，身體在能量產生（最大性能）和修復（受傷）之間切換的機制知之甚少。此外，身體很少最大化修復的可能性，通常有利於能源生產。

在今天在線發表的新發現和11月29日出版的「 自然」雜誌上，科學小組發現了如何加強轉換過程，從而形成了一系列組織修復分子，成功阻止了小鼠腎臟疾病的進展。

「當受傷時，身體會減慢使用糖的能量，而不是將其用於維修，」Stamler說。「我們通過將葡萄糖從能量產生中分流到保護和修復細胞的途徑中來表明我們可以控制和放大這一過程。通過對身體自身的自我修復進行"提升和推動"，我們可以改善受傷動物的壽命。我們可以將其視為未來治療受傷和受損組織的新線路的藍圖。「

通常，當細胞將脂肪，糖和蛋白質分解成葡萄糖時，這三種物質會轉化為中間產物，進入線粒體，這是細胞的動力，為生命提供燃料。Stamler的研究小組報告說，在受傷的組織中，情況的作用非常不同：例如，在腎臟中，身體會觸發「B計劃」，將葡萄糖轉化為新的分子，從而進行細胞修復。

Stamler及其同事發現，一種名為PKM2的蛋白質可控制燃料（葡萄糖）是否用於為細胞供電或轉變為修復模式。禁用PKM2導致細胞修復的顯著增加和伴隨的能量產生的減少。「在受傷或疾病之後，身體試圖使PKM2蛋白失效，以便將葡萄糖轉移到恢復模式。在我們的研究中，我們擴大了它的抑制作用。這導致了對小鼠腎損傷的顯著保護。」

該過程中的關鍵分子是一氧化氮（NO）。已經知道NO可以保護腎臟和其他組織。NO是用於解決心臟病的硝酸甘油中的活性成分，因此假設NO通過擴張血管起作用。但研究小組發現NO附著在稱為輔酶A的關鍵分子上 - 稱為代謝物 - 與糖酵解和能量產生有關。輔酶A結合併將NO轉運到許多不同的蛋白質中，包括PKM2，「將它們關閉」。這決定了腎細胞是否正在使用它們的通路進行能量或修復。

除了發現向PKM2添加NO激活修復外，Stamler的團隊還發現一種名為AKR1A1的蛋白質隨後從PKM2中去除了NO，重新激活了強大的能量生成過程。在癒合完成後，這種逆轉允許葡萄糖有效地轉化為燃料。「這有助於解釋為什麼人們在從受傷或疾病中康復後恢復進行劇烈活動的能力，」Stamler說。當研究小組禁用AKR1A1時，腎臟仍處於修復模式，並且受到高度保護，不受疾病影響。

據估計，在美國，有三千萬人 - 占成年人口的15％ - 患有腎病。原因包括諸如高血壓和糖尿病等醫學病症，以及用於心臟病的化學療法和染料。

因此，目標是開發抑制PKM2或AKR1A1的藥物。這可以為全世界數百萬患有多種疾病，傷害和疾病的人們開闢新的康復機會，包括心臟病，中風，腦外傷和腎臟疾病。

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