Research press release

【生物科学】高地に順応する方法を「記憶」している血液細胞

Nature Communications

Biological sciences: Blood cells "remember" how to acclimatize to altitude

ヒトは最初の登山より2度目の登山の時の方が素早く高地に順応できるのが一般だが、その原因は、赤血球が前回の登山を「記憶」しており、再度の登山時には素早く適応できる点にあるとする研究報告が、今週掲載される。今回の研究では、この応答に関係する重要な分子経路がマウスとヒトの両方で同定されたが、これが低酸素症(生体の組織に十分な酸素が行き渡らない状態)の有害な影響を軽減するための治療法にとって有益な情報となる可能性がある。

私たちの体は、低酸素状態を生き延びるために適応応答を起こして、体内組織への酸素供給を促進する。そうした適応応答の1つがアデノシンという化学物質の放出で、これによって血管漏出が防止され、炎症が軽減され、血管が拡張して組織の損傷が減る。これまでの研究では、高地に繰り返して行くことで低酸素環境への適応が加速されることが明らかになっていたが、このように応答が増進することの分子基盤は分かっていなかった。

今回、Yang Xiaの研究チームは、アデノシンシグナル伝達を増強する重要な構成要素が発見されたことを報告している。この研究で、高地に移動したヒトと低酸素環境下のマウスの両方において、赤血球タンパク質の1つであるeENT1が分解されていることが明らかになった。eENT1が失われると、アデノシンが血漿中に急速に蓄積し、低酸素症による組織損傷が抑制された。(ヒトの場合には)最初の登山時によるeENT1の減少が2度目の登山でも起こり、この赤血球による「低酸素症の記憶」が順応の加速につながった。

Xiaたちは、eENT1分解経路を治療標的とすることが、低酸素症の有害な影響と闘う活動の指針になる可能性を示している。低酸素症は、高地への登山時だけでなく、一定範囲の疾患(例えば、心血管疾患や呼吸器疾患)においても起こる可能性がある。

Humans generally acclimatize faster to high altitudes upon re-ascent, compared with the first ascent, because red blood cells "remember" the previous ascent and are able to adapt quickly, reports a study in Nature Communications this week. A key molecular pathway involved in this response is identified in both mice and humans, which may inform treatment avenues to mitigate the damaging effects of hypoxia (the reduced availability of oxygen to tissues).

To survive hypoxia our body undergoes adaptive responses to promote the delivery of oxygen to tissues. One such response is the release of a chemical called adenosine, which prevents vascular leakage, reduces inflammation and causes blood vessels to dilate to reduce tissue damage. Previous research has shown that repeated exposure to high altitudes results in a quicker adaption to the low-oxygen environment, but the molecular basis for this enhanced response has been unclear.

Yang Xia and colleagues report the discovery of a key component responsible for enhanced adenosine signalling. They find that a red-blood-cell protein called eENT1 is degraded both in humans moving to high altitudes and in mice in low-oxygen environments. Loss of this protein allows rapid accumulation of adenosine in the plasma to counteract hypoxic tissue damage. The depleted levels of eENT1 caused by the initial ascent (in humans) are maintained upon re-ascent, and this “hypoxic memory” of red blood cells leads to faster acclimatization.

The authors suggest that therapeutically targeting the eENT1 degradation pathway might guide efforts to combat the damaging effects of hypoxia, which can occur in a range of health conditions (such as cardiovascular or respiratory diseases) as well as when ascending to high altitudes.

doi: 10.1038/ncomms14108

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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