人类气道中的平滑肌细胞是如何触发哮喘的
如今，像COVID-19这样的新型疾病正促使科学家们非常努力、非常迅速地工作，为患者找到治疗方法。
但是，还有许多其他类型的宿敌生活在我们体内——这些疾病已经成为我们生活的一部分，时间太长了，以至于我们很容易忘记我们对它们及其成因了解多少(或很少)。
哮喘就是其中一种疾病影响数百万以及全世界数百万人。
科学家认为哮喘不健康行为的结果细胞在人类内部气道．但现在，东北大学的研究人员发现，这些细胞引发哮喘发作的方式不仅仅是它们彼此交流的结果。
相反，这种行为也是气道细胞与被称为细胞外的重要蛋白质和分子网相互作用的结果矩阵它不是细胞的一部分，但作为细胞的结构和生化支持。
新的发现表明，即使是健康的呼吸道细胞相互接触，也能以类似于哮喘患者不健康细胞的方式对刺激做出反应——也就是说，如果它们也与不健康的细胞外基质接触。
领导这项研究的生物工程助理教授Harikrishnan Parameswaran说:“几十年来，我们已经知道细胞外基质存在病理变化。”“但它在哮喘中的功能后果尚不清楚。”
在哮喘发作期间，呼吸道中的细胞会对不同的物质产生反应并收缩或变硬。肿胀会影响气道向肺部供气的能力。
因为当这些细胞接收到非常小剂量的引起这种生理反应的物质时，就会发生这种反应，因此解决哮喘的传统研究主要集中在这些特定细胞的疾病上。
然而，新的发现表明，哮喘并不完全是这些细胞的疾病。相反，Parameswaran说，这可能是健康细胞发现自己处于不良的细胞外环境的结果。
这是因为随着疾病的发展，细胞外物质的性质及其对细胞的影响也会发生变化。
“这为你提供了一种机制，通过这种机制，细胞外基质重塑实际上会影响收缩，”Parameswaran说。
对哮喘患者更好的治疗方法的研究通常集中在细胞的病理上，而将基质排除在外。
科学家们通常关注的是气道内排列的平滑肌细胞的集体行为。这些类型的细胞在我们体内的不同部位，包括肠道、子宫和其他中空器官，协调不同类型的不自主拉伸和挤压。
我们体内的许多细胞都有一个小孔，叫做缝隙连接细胞内通讯。这些开口就像高速公路系统的隧道一样，形成了通信网络。通过这些间隙，细胞可以彼此交谈，并发送各种类型的信号分子，从而触发协调简单和复杂身体功能的生理机制。
已知细胞广泛使用钙波通过间隙连接相互交流。但即使在拆卸了这些缝隙后，Parameswaran的团队也没有看到钙沿肌肉传播的方式发生变化。
在这些细胞外层，细胞在一起时和分开时对刺激的反应不同。他们的机械交流反应就像他们接受了很强剂量的组胺，尽管他们没有。
这一观察告诉Parameswaran的团队，气道细胞并不依赖于间隙连接。相反，他说，细胞外基质的硬化似乎将它们连接起来，并产生触发硬化反应的集体行动。
Parameswaran说，他认为哮喘持续存在是因为基质中的分子变化，而科学家还没有广泛地针对这些分子变化。
他说，这就是为什么在人类气道的特定情况下，这一发现意味着研究人员可能需要开始开发针对气道硬化的治疗方法细胞外基质用于治疗哮喘。
“哮喘没有治愈方法，”Parameswaran说。“因为我们有具体的证据表明，细胞外环境中的病理性硬化足以导致过度收缩，现在迫切需要看看我们是否可以将基质硬化作为一种治疗方法。”
这些发现符合生物物理学中一个活跃的研究领域，即探索细胞如何不仅仅使用间隙连接来触发体内的集体行动。联合领导这项新研究的生物学教授艾琳·克拉姆(Erin Cram)说，关于它们如何协调呼吸道中的集体行为的发现是科学家们以前无法看到的。
克拉姆说:“这些细胞作为集体的反应与作为个体的反应不同。”“这有点像一群暴徒，他们对刺激的反应与四五个分散在一块土地上的人不同。”
从长远来看，揭示像这样的细胞间通信方式也可以帮助其他科学家了解气道和其他器官中的平滑肌如何与身体的其他生物化学相互作用，克拉姆说，他的实验室研究秀丽隐杆线虫的生殖系统，秀丽隐杆线虫是一种显微镜下的蠕虫，其细胞的行为方式与人类平滑肌细胞相似。
她说:“想想呼吸道的细胞，它们都在相互作用。”“你不是这里有一个细胞，那里有一个细胞——整个身体都布满了细胞。这是一幅真实得多的画面，反映了可能正在发生的事情。”
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