新发现表明血管能记住其起源

研究人员发现，血管可以为特定目的量身定做。

我们的家族史往往会以各种方式影响我们的未来。根据魏茨曼科学研究所最近发表在《Nature》杂志上的一项研究，血管也是如此。科学家们发现，血管是由意想不到的祖先发展而来的，并进一步证明了血管不同寻常的起源影响了它们未来的作用。

“我们发现，血管必须来自正确的来源，才能正常运作——就好像它们记得自己从哪里来，”研究小组负责人Karina Yaniv教授说。

为各种器官服务的血管彼此之间差别很大。例如，肾脏过滤血液，因此它们的血管壁含有微小的孔，允许物质有效地通过。在大脑中，这些墙几乎是封闭的，保证了一个被称为血脑屏障的保护性屏障。同样，肺的血通道壁也很好地适应了另一个功能，帮助气体交换。

尽管血管系统至关重要，但目前尚不清楚是什么原因导致了众多血管之间的差异。这些血管以前被认为是由已经存在的血管或祖细胞发展而来，这些祖细胞最终成熟并专门化产生血管壁。然而，最近，Yaniv免疫学与再生生物系实验室的博士后学者Rudra N. Das博士进行的研究发现，淋巴管，一个之前未被发现的来源，也可以导致血管的形成。第三种来源是在转基因斑马鱼中发现的，斑马鱼的细胞用新开发的荧光标记进行了标记，以便追踪。

Das说:“我们知道，血管可以生成淋巴管，但我们首次证明，在正常的发育和生长过程中，反向过程也会发生。”通过追踪幼年斑马鱼身上鱼鳍的生长，达斯发现，甚至在骨头形成之前，鱼鳍中出现的第一个结构就是淋巴管。其中一些血管失去了它们的特征，变成了血管。

这似乎是一种莫名其妙的浪费:为什么鱼鳍上的血管不是简单地从附近的一根大血管中冒出呢?Das和同事通过分析缺乏淋巴管的突变斑马鱼提供了一种解释。他们发现，当淋巴管缺失时，这些血管确实会从现有的、附近的血管分支，在这些突变体的生长鳍中发芽。然而，令人惊讶的是，在这种情况下，鳍生长异常，骨骼畸形和内出血。通过比较发现，在突变鱼中，过多的红细胞进入鳍内新形成的血管，而在具有淋巴源性血管的正常鱼中，这种进入被控制和限制。

红细胞的缺乏显然创造了低氧环境，这有利于有序的骨骼发育。另一方面，在突变鱼中，过多的红细胞破坏了这些条件，这可以很好地解释观察到的异常。换句话说，只有那些从淋巴管成熟的血管才完全适合它们的特殊功能——在这种情况下，适当的鳍发育。

在突变鱼(右)的鳍中，过多的红细胞进入新形成的血管，而在拥有淋巴衍生血管的正常鱼(左)中，这种进入被控制和限制。

与哺乳动物不同，斑马鱼的大部分器官都具有非凡的再生能力，达斯和同事们开始研究鱼鳍在受伤后如何再生。他们发现，他们在鱼鳍发育过程中观察到的整个过程在其再生过程中重复了自己的过程——也就是说，淋巴管先生长，然后才转化为血管。Das说:“这一发现支持了这样一种观点，即从不同类型的细胞中生成血管并非偶然——它满足了身体的需要。”

这项研究的发现可能与包括人类在内的斑马鱼以外的脊椎动物有关。Yaniv说:“在过去的研究中，我们在鱼类中发现的任何东西通常都被证明对哺乳动物也是如此。”

她补充说:“在更普遍的层面上，我们已经证明了血管细胞的‘传记’与其在成年生物体中的功能之间的联系。我们已经证明，一个细胞的身份不仅是由它的‘居住地’或它从周围组织接收到的信号类型决定的，还由它的‘父母’的身份决定的。”

这项研究可能会为医学和人类发展研究开辟新的研究路径。例如，它可能有助于阐明人类胎盘中专门的血管系统的功能，使胚胎发育的低氧环境得以建立。

它还有助于对抗常见疾病:如果我们能识别心脏冠状动脉的特殊特征，心脏病发作可能会更容易预防和治疗;如果我们知道血液供应是如何产生的，新的疗法可能会被开发出来，使癌症失去血液供应。此外，了解大脑血管是如何变得不通透的，可能有助于更有效地将药物输送到脑组织。在另一个关键的方向上，这些发现可能会应用于组织工程，帮助为每个组织提供所需的血管。

Yaniv的实验室专门研究淋巴系统，他认为这项研究揭示的淋巴管的新作用特别证明了这一点:“淋巴管通常被视为血管的近亲，但事实可能恰恰相反。它们实际上可能在很多情况下都是优先的。”

“Generation of specialized blood vessels via lymphatic transdifferentiation” by Rudra N. Das, Yaara Tevet, Stav Safriel, Yanchao Han, Noga Moshe, Giuseppina Lambiase, Ivan Bassi, Julian Nicenboim, Matthias Brückner, Dana Hirsch, Raya Eilam-Altstadter, Wiebke Herzog, Roi Avraham, Kenneth D. poss and Karina Yaniv, 25 May 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04766-2