我們的肺在氧氣的感知方面是一個(gè)專家，然而一項(xiàng)針對小鼠的試驗(yàn)顯示,，皮膚可能也在其中起到了關(guān)鍵的支撐作用,。研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠的皮膚能夠測量空氣中的氧氣水平,，從而有助于調(diào)整體內(nèi)攜帶氧氣的紅血球的數(shù)量,。人類的皮膚可能也具有某些類似的功能，這一發(fā)現(xiàn)為提高運(yùn)動員或貧血癥病人的血細(xì)胞水平打開了一扇新的大門,。
蛙類和其他兩棲動物通過它們的皮膚測量周圍環(huán)境中的氧氣濃度,，但是從沒有人考慮過哺乳動物是否具有類似的功能。美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的分子生物學(xué)家Randall Johnson，在利用小鼠進(jìn)行皮膚癌實(shí)驗(yàn)時(shí)無意中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)秘密,。Johnson注意到,，體內(nèi)缺乏一種特殊皮膚基因的動物具有更多的紅血球，因而使“它們的血液像淤泥一般黏稠”,。這一觀測結(jié)果意味著,，皮膚能夠以某種方式向肌體發(fā)送信號，加速紅細(xì)胞生成素（EPO）——由腎臟形成的一種激素,，能夠促進(jìn)紅血球的形成——的生產(chǎn),。
為了搞清究竟發(fā)生了什么，Johnson的研究小組刪除了11只小鼠皮膚中的HIF-1α基因,，這種基因在缺氧響應(yīng)中被激活,。在正常的對照組小鼠中，暴露在低氧的環(huán)境下會使EPO水平劇增,，然而這種狀況并沒有導(dǎo)致缺乏HIF-1α基因的嚙齒動物的激素水平出現(xiàn)大幅度上升,。研究人員在4月18日出版的《細(xì)胞》（Cell）雜志上報(bào)告了這一研究成果。當(dāng)研究人員向9只呼吸充足氧氣的小鼠施用少量硝化甘油（能夠增加皮膚中的血液流量）后,，這些動物的EPO及紅血球水平都出現(xiàn)了激增,，從而證明了增加皮膚中的供血量能夠促進(jìn)EPO的形成。研究人員尚未搞清皮膚究竟是如何感知?dú)怏w的,，但他們發(fā)現(xiàn),，小鼠的皮膚包含有與肺類似的氧敏感鉀離子通道。人體也攜帶著HIF-1α基因,，因此Johnson推測,，我們的皮膚可能也具有類似的感知氧的功能。他說,，如果真是這樣,，將為運(yùn)動員提供一條新的并且是合法的促進(jìn)紅血球生產(chǎn)的途徑，就像利用氧幕或在高緯度地區(qū)進(jìn)行訓(xùn)練一樣,。Johnson指出,，盡管EPO的使用是遭到禁止的，但將皮膚暴露在低氧的環(huán)境下同樣能夠達(dá)到相同的效果,。
英國布拉德福大學(xué)的細(xì)胞生物學(xué)家Desmond Tobin表示,，這一發(fā)現(xiàn)與最近的另一項(xiàng)研究——發(fā)現(xiàn)在低氧環(huán)境下，人體毛發(fā)中的EPO和HIF-1α水平會明顯增加——一道,，支持了這樣一種觀點(diǎn),，即人類皮膚能夠?qū)ρ鯕庾鞒鲰憫?yīng)。德國多伊士堡大學(xué)的生理學(xué)家Joachim Fandrey強(qiáng)調(diào)指出,，這項(xiàng)研究成果表明,，硝化甘油——長期以來一直用于治療心臟病患者的心絞痛——能夠促進(jìn)那些因腎病或癌癥而患上貧血癥的病人的EPO水平,。（來源：科學(xué)時(shí)報(bào) 群芳）
生物谷推薦原始出處：
（Cell），Vol 133, 223-234, 18 April 2008,，Adam T. Boutin, Randall S. Johnson
Epidermal Sensing of Oxygen Is Essential for Systemic Hypoxic Response
Adam T. Boutin,1 Alexander Weidemann,1 Zhenxing Fu,5 Lernik Mesropian,1 Katarina Gradin,2 Colin Jamora,1 Michael Wiesener,3 Kai-Uwe Eckardt,3 Cameron J. Koch,4 Lesley G. Ellies,5 Gabriel Haddad,5 Volker H. Haase,4 M. Celeste Simon,4 Lorenz Poellinger,2 Frank L. Powell,5 and Randall S. Johnson1,
1 Molecular Biology Section, Division of Biological Sciences, UC San Diego, La Jolla, CA 92093, USA
2 Karolinska Institute, Stockholm S-17177, Sweden
3 University of Erlangen, Erlangen D-91054, Germany
4 University of Pennsylvania Medical School, Philadelphia, PA 19104, USA
5 Departments of Medicine, Pediatrics, and Pathology, UC San Diego School of Medicine, La Jolla 92093 CA, USA
Summary
Skin plays an essential role, mediated in part by its remarkable vascular plasticity, in adaptation to environmental stimuli. Certain vertebrates, such as amphibians, respond to hypoxia in part through the skin; but it is unknown whether this tissue can influence mammalian systemic adaptation to low oxygen levels. We have found that epidermal deletion of the hypoxia-responsive transcription factor HIF-1α inhibits renal erythropoietin (EPO) synthesis in response to hypoxia. Conversely, mice with an epidermal deletion of the von Hippel-Lindau (VHL) factor, a negative regulator of HIF, have increased EPO synthesis and polycythemia. We show that nitric oxide release induced by the HIF pathway acts on cutaneous vascular flow to increase systemic erythropoietin expression. These results demonstrate that in mice the skin is a critical mediator of systemic responses to environmental oxygen.
