科學家們發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺在紅細胞生成（即紅系祖細胞分化為成熟紅細胞的過程）中扮演了一個出人意料的重要角色。早期，干細胞會分解谷氨酰胺以滿足代謝需求，但在紅細胞分化的后期，這一過程被逆轉(zhuǎn)，細胞開始合成谷氨酰胺。

這一發(fā)現(xiàn)由美國圣猶達兒童研究醫(yī)院的科學家揭示。他們指出，紅細胞在生成過程中需要谷氨酰胺來吸收并解毒血紅素合成的副產(chǎn)物——氨。研究表明，如果這種谷氨酰胺代謝的逆轉(zhuǎn)過程無法正常進行，可能會導致如β-地中海貧血等血液疾病。

谷氨酰胺代謝的“開關(guān)”
這項研究的詳細內(nèi)容發(fā)表在《科學》雜志的一篇題為《支持紅細胞生成的谷氨酰胺代謝開關(guān)》的文章中。研究人員發(fā)現(xiàn)，從分解谷氨酰胺到合成谷氨酰胺的轉(zhuǎn)變是紅細胞生成過程中不可或缺的一部分。

“紅細胞生成需要一種特殊的代謝適應(yīng)機制來解毒血紅素合成和其他代謝過程產(chǎn)生的氨，”研究人員寫道?！霸讦?地中海貧血中，由于氧化應(yīng)激導致谷氨酰胺合成酶活性受損，從而引發(fā)谷氨酸和氨的積累。而通過增強谷氨酰胺合成酶的活性，可以改善這些代謝和病理缺陷?！?/p>

血紅素與谷氨酰胺的聯(lián)系
血紅素是血紅蛋白的主要成分，而紅細胞的成熟離不開血紅素的合成。然而，這一過程中會產(chǎn)生大量的氨。如果氨無法及時清除，會導致氧化應(yīng)激并損害細胞功能。研究發(fā)現(xiàn)，紅細胞會在分化后期啟動谷氨酰胺合成酶，將氨與谷氨酸結(jié)合生成谷氨酰胺，從而實現(xiàn)氨的解毒作用。

研究團隊通過系統(tǒng)地分析紅細胞每個分化階段的代謝變化，首次揭示了這一代謝逆轉(zhuǎn)機制?！霸诜只缙冢劝滨０繁环纸庖蕴峁┠芰?，”圣猶達病理學系的許健博士表示，“但在分化后期，谷氨酰胺合成酶的活性會顯著提高，從而開始合成谷氨酰胺。”

治療血液疾病的新啟示
這一研究對于治療紅細胞疾病具有重要意義。例如，在β-地中海貧血中，谷氨酰胺代謝失調(diào)會導致谷氨酸和氨的積累，而增加谷氨酰胺合成酶活性可以緩解這一問題。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有治療藥物如Luspatercept可能通過改善谷氨酰胺代謝發(fā)揮作用。

谷氨酰胺補充劑在治療鐮狀細胞貧血中的作用也得到進一步解釋。研究表明，補充谷氨酰胺可能通過彌補谷氨酰胺合成酶的功能缺陷來改善紅細胞功能。這一機制或許可以解釋L-谷氨酰胺為何能緩解鐮狀細胞貧血的癥狀。

未來的研究方向
除了直接治療血液疾病，谷氨酰胺代謝特征（如谷氨酰胺與谷氨酸的比例）還可能作為多種疾病的生物標志物，用于評估治療效果或診斷疾病?！斑@一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了我們對紅細胞生成代謝的理解，也為開發(fā)針對紅細胞疾病的新療法提供了重要線索，”研究人員總結(jié)道。

這項研究不僅揭示了一種進化上保守的代謝適應(yīng)機制，也為探索治療β-地中海貧血、鐮狀細胞貧血等血液疾病的新途徑提供了科學依據(jù)。

參考文獻：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh9215

編輯：王洪

排版：李麗