图书:菲佑宁® 用户手册

六、气道粘液和 Warburg 效应

6.1、气道粘液是什么?

气道黏(粘)液是呼吸道内表面的凝胶状保护层,气道 黏蛋白( mucinMUC5AC MUC5B 是其核心成分。气道黏 蛋白的产生和气道黏液的分泌是保护呼吸系统和机体的重要 措施,这对于清洁和维护呼吸系统的健康是至关重要的。当 我们发生感冒等呼吸道疾病时,经常会发生咳嗽咳痰流鼻涕 等现象,这主要源于机体呼吸系统应对病原体入侵而增加分泌的气道黏液。

6.2、气道粘蛋白的产生

气道黏(粘)蛋白 MUC5B MUC5AC 在功能上存在分工 协作。MUC5B 由气道粘膜层下特定的腺体分泌,基础水平比较稳定,对肺部起到基本的保护和润滑的作用。MUC5AC  由 中央大气道表面细胞分泌,基础水平较低,而当人体受到烟 雾、细尘等空气污染、病原体感染和过敏原等的刺激时,小 气道会开始大量产生和分泌 MUC5ACMUC5AC 黏蛋白形成的 黏液层比 MUC5B 更“黏 ”,形成更紧密的凝胶层,从而保护 气道上皮免受病理和化学损伤。气道黏蛋白 MUC5AC 的过度 产生往往标志着我们的呼吸系统正遭受着不良的刺激或已有 气道病变发生。因此,气道黏蛋白 MUC5AC 的检测可以很好 地探知到气道疾病活动情况。

6.3、重视气道黏蛋白异常升高

气道黏液会随着支气管上皮纤毛的运动,从肺部向上呼 吸道推动,最后通过人的正常咳嗽反射从气管内咳出,排出 体外。健康状态下,气道黏液分泌量较少,一般并不会形成咳痰。

黏蛋白 MUC5AC 的过度产生和气道黏液分泌增多是导致 咳痰现象的原因。我们要重视气道黏液的异常分泌,即可感 知的异常的喉咙或气管中的痰液增多、咳嗽咳痰现象,尤其 是在并非因感冒等上呼吸道感染而引起时,应高度警惕下呼吸道(气管和肺部)有否发生炎症或病变。肺保持健康状态 对于维护人体的生命健康非常重要。

6.4、Warburg 效应

正常分化的细胞主要依靠线粒体的氧化磷酸化为细胞供 能,而大多数肿瘤细胞则依赖有氧糖酵解,这种现象被称为 “Warburg effect” 2009  年,Lewis C. Cantley  Craig B.

Thompson  等人在《Science》上”Understanding the Warburg  Effect: The Metabolic Requirements of Cell Proliferation“的文章 系统综述了“Warburg effect”

肿瘤细胞以及所有增殖细胞的代谢都会促进营养物质的 摄取和吸收, 以合成新细胞所需的生物质(biomass)(如核苷  酸、氨基酸和脂质)。最近的一些研究表明: ( Ⅰ ) 与细胞 增殖有关的几条信号传导通路也可以调节代谢通路,负责将 营养物质合成生物质; ( Ⅱ ) 某些与癌症相关的突变使肿瘤 细胞能够以有利于增殖而不是高效产生 ATP 的方式获取和代 谢营养物质。 更好地了解细胞代谢与生长控制之间的联系最 终可能有利于对癌症的治疗。

对于单细胞生物,比如微生物,存在着进化压力,这就 要求它们在营养物质充足时必须尽快繁殖。它们的新陈代谢 控制系统已经进化,当感应到营养物质充足时,就将碳、氮 和 ATP  作为新细胞所需的原料。当营养缺乏时,细胞会停止 合成生物量并适应新陈代谢,最大化地产生 ATP  来生存。

单细胞生物和多细胞生物的代谢方式

在多细胞生物中,大多数细胞的营养是源源不断的。机 体存在控制系统,当营养供应超过细胞分裂所需的水平时, 该系统可以防止单个细胞的异常增殖。哺乳动物细胞通常不 会从周围环境吸收营养,除非受到生长因子的刺激,所以会 阻止不受控制的增殖。肿瘤细胞通过基因突变从功能上改变 受体启动信号通路,克服了对生长因子的依赖。越来越多的 证据表明,其中某些通路可组成性激活营养吸收和代谢,从 而促进细胞存活和生长。癌基因的突变会促进营养物质摄取, 尤其是葡萄糖,从而满足或超过细胞生长和增殖的生物能需 求。 这种现象由 Otto Warburg  1924  年的首先发现,即 肿瘤细胞与正常组织细胞以不同的方式代谢葡萄糖。通过研 究 Louis Pasteur  关于如何在哺乳动物组织实现葡萄糖乙醇发酵的观察,Warburg  发现,与大多数正常组织不同,肿瘤细 胞即使在氧气足以支持线粒体氧化磷酸化的情况下,也倾向 于将葡萄糖发酵成乳酸。

氧化磷酸化、糖酵解和有氧糖酵解(Warburg 效应)的区别

在有氧条件下,大多数分化细胞主要通过线粒体三羧酸   (TCA)循环将糖酵解产生的丙酮酸氧化为二氧化碳。该反应 产生 NADH ,然后促进氧化磷酸化,最大限度地合成 ATP

而乳酸最少。只有在厌氧条件下,分化细胞才会产生大量的 乳酸。相反,大多数肿瘤细胞会产生大量的乳酸,而与氧气 存在与否无关,因此,肿瘤细胞的代谢通常被称为“有氧糖 酵解 ”。也就是 Warburg 效应。

6.5、气道粘液酸性化与肿瘤信号的积累

肿瘤 Warburg 效应导致气道环境 pH 值下调即气道粘液酸 性化,同时,肿瘤组织下调过氧化氢酶致使过氧化氢积累扩 散至气道粘液中。过氧化氢在酸性条件下比较稳定,使过氧 化氢可以在气道粘液中稳定存在。

6.6、今复康突破性研究发现

今复康的研究者们通过实验研究发现,直接采集或仅简  单咳嗽后采集的唾液(口水)样本中,通常不能检测到气道  黏蛋白 MUC5AC 信号,这与普遍研究的结果一致: MUC5AC   特异表达在气道中,在口腔内没有表达。今复康的研究者们  继续实验研究发现,经过漱口、喝水、拍打前胸或后背 10 次, 深呼吸,用力咳嗽 6 次后,再采集的口水样本中能 100%检测  到 MUC5AC 信号,也就是说,这样的取样过程能促使部分气  道粘液排入口腔,样本包含有源自气道的成分。同样地,通  过这种方式取样,可以检测气道粘液中的过氧化氢,其含量  升高提示体内存在氧化损伤,结合用户年龄和生理状态就可  以初步判断是否有自闭症(婴幼儿)、 精神抑郁(青少年)、 老年痴呆(老年)的风险,结合 CT 、菲长乐®PET-CT 等手  段还可以判断是否有肺癌发生,全面助力保护各年龄段人群  的精神健康和肺健康,这就是菲佑宁®检测的价值。

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