气道中的细胞会相互交流。对一些人来说，他们所说的可能会引发哮喘发作。

如今，像COVID-19这样的新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。

但还有许多其他类型的老敌人生活在我们的体内——长期以来，疾病一直是我们生活的一部分，以至于我们很容易忘记我们对它们和它们的成因了解多少(或少多少)。

哮喘就是这些疾病之一，它影响着世界各地数以百万计的人。

科学家认为，哮喘是由气道内不健康细胞的行为引起的。但是现在，东北大学的研究人员发现，这些细胞触发哮喘发作的方式不仅仅是它们彼此之间沟通的结果。

相反，这种行为也是气道细胞与被称为细胞外基质的重要蛋白质和分子相互作用的结果。细胞外基质不是细胞的一部分，但为细胞提供结构和生化支持。

新的发现表明，即使是相互接触的健康人气道细胞，对刺激的反应也与哮喘患者体内的不健康细胞类似——如果它们也与不健康的细胞外基质接触的话。

领导这项研究的生物工程助理教授Harikrishnan Parameswaran说:“我们几十年前就知道细胞外基质有病变。”“但它对哮喘的功能影响尚不清楚。”

在哮喘发作期间，人气道中的细胞会对不同的物质产生反应，并收缩或硬化。肿胀会影响气道向肺部供应空气的能力。

Harikrishnan Parameswaran是东北大学工程学院的生物工程助理教授。由Ruby Wallau/东北大学拍摄

因为当这些细胞接受了引起这种生理反应的很小剂量的物质时，这种反应就会发生，所以传统的治疗哮喘的研究主要集中在将其作为这些特定细胞的疾病上。

然而，新的发现表明，哮喘并不完全是由这些细胞引起的疾病。相反，Parameswaran说，这可能是健康细胞发现自己处于一个糟糕的细胞外环境的一种情况的结果。

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。

“这给了你一种机制，通过这种细胞外基质重塑实际上影响收缩，”Parameswaran说。

对哮喘患者更好治疗方法的研究通常关注于细胞的病理，而不考虑基质。

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科学家们通常关注的是排列在气道上的细胞的集体行为，这些细胞被称为平滑肌细胞。这些类型的细胞协调我们体内不同部位的各种不自主的拉伸和挤压，包括肠道、子宫和其他中空器官。

我们的细胞中有很多都使用被称为缝隙连接的小开口来进行细胞内通讯。这些开口就像高速公路系统的隧道，创造了通讯网络。通过这些间隙，细胞可以相互交流，并发送各种类型的信号分子，这些信号分子触发生理机制，协调简单和复杂的身体功能。

艾琳·克拉姆是科学学院的生物学教授。文件的照片

众所周知，细胞广泛地使用钙波来通过缝隙连接彼此交流。但是，即使在分解了这些间隙之后，帕拉姆斯瓦兰的团队也没有看到钙沿着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好像他们接受了很强剂量的组胺，尽管他们没有。

这项观察告诉帕拉姆斯瓦兰的团队，气道细胞并不依赖间隙连接。相反，他说，细胞外基质的硬化似乎将它们连接起来，并产生了引发硬化反应的集体行动。

帕拉姆斯瓦兰说，他认为哮喘病的持续存在是因为基质中的分子变化，而科学家并没有广泛地针对这些变化。

他说，这就是为什么在人类气道的具体案例中，这一发现意味着研究人员可能需要开始开发针对气道内细胞外基质硬化的疗法来治疗哮喘。

“哮喘没有治愈方法，”帕拉姆斯瓦兰说。“因为我们有明确的证据表明，细胞外环境中的病理硬化足以引起超收缩，现在我们必须看看能否将基质硬化作为一种治疗手段。”

这些发现符合生物物理学研究的一个活跃领域，即探索细胞如何使用不仅仅是缝隙连接来触发体内的集体行为。参与领导这项新研究的生物学教授艾琳·克拉姆(Erin Cram)说，科学家以前无法发现它们是如何协调呼吸道中的集体行为的。

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。”“it’有点像一群对刺激做出不同反应的暴徒，而不是四五个分散在一块场地上的个体。”

从长远来看,公布这样的细胞间通讯的方法也可以帮助其他科学家了解气道平滑肌和其他器官与身体的其余的生物化学,补习说的实验室研究线虫的生殖系统,细胞行为的微观蠕虫类似人类平滑肌细胞的方法。

“如果你想想你气道的细胞，它们都是相互作用的，”她说。“你不可能在这里有一个细胞，在那里有一个细胞——整个东西都是由细胞排列的。这是一幅关于6037可能发生的更现实的画面。”

媒体查询，请联系Marirose Sartoretto [email protected]或617-373-5718。