北京时间10月7日17：30，2019年诺贝尔生理学或医学奖揭晓！获得者有三位，他们分别是来自哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的威廉·凯林（William G. Kaelin, Jr.），牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫（Peter J. Ratcliffe） 以及美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎（Gregg L. Semenza），以表彰他们在理解细胞如何感知和适应氧气供应方面做出的贡献。今年的诺贝尔奖获得者揭示了生命中基本的适应性过程之一的机制。他们为我们理解氧气水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。他们的发现也为防治贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。
【拓展】什么是细胞对于氧气的感知和适应？
对人类以及绝大多数动物而言，氧气是那么的重要。科学家们的这项研究，能够获得诺贝尔奖的重要原因之一，便在于研究了人类以及大多数动物感知和应答氧气浓度变化的分子机制。人类无论在正常的生理状态、还是在疾病的病理状态都对氧气有感知和适应能力。举个例子，大赛前运动员通过高原训练可以提高红细胞和携氧能力、从而提高运动水平。这是因为高原训练中，运动员的身体能够感知高原的低氧、通过训练和适应，诱导产生更多的促红细胞生成素、进而产生更多的红细胞，从而提高竞技能力。但是返回平原后，运动员的机体又会逐渐将这种适应性的变化回归到正常水平。今年诺奖的三位得主科学地解释了上述高原训练过程。获奖科学家的研究，阐明了细胞是如何感受氧浓度变化的基本原理，发现了细胞感知氧浓度的“开关”分子——缺氧诱导因子(Hypoxia-inducible factors，HIF)以及其信号转导过程，还揭示了另一种蛋白质分子VHL调节HIF-1的分子机制。三位科学家的研究为人类揭示了在高氧和低氧状态下细胞对氧的感知和应答过程。
【延伸】NCG与高原奶牛肺动脉高压
值得注意的是，近期的研究发现，NCG可以高效地促进尿素循环，更多地合成一氧化氮（NO），而NO可以作用于血管内皮细胞后会释放内皮舒张因子，该种舒张因子扩散至平滑肌并使血管扩张，血流量增加。有趣的是，关于NO的这一发现获得了1998年的诺贝尔生理学或医学奖。另外，NCG在促进尿素循环时，可以更快地处理血液中的氨和二氧化碳，这有利于维持氧分压，使得更多的氧气进入血液，提高血液载氧量。奶牛（也适用于其他高原哺乳动物）在使用NCG之后，通过血液含氧量的提升，血管扩张和血流量的提升，可以给机体供给更多的氧气，从而缓解奶牛由于缺氧导致心脏衰竭、右心增厚、心肌细胞肿大和坏死的症状。（Wang et al. 2018, J. Anim. Sci. Biotechnol.）今年诺奖的研究让我们对不同的氧气水平如何调节基本的生理过程有了更多的了解。比如，新血管的生成和红细胞的产生，就是细胞的氧气感应控制的适应过程。还有我们的免疫系统和许多其他生理功能，也是通过氧感应机制进行微调。这也启示我们NO对于机体功能的改善可能也与细胞对氧气的感知调节有关，而NCG对于改善高海拔地区动物低氧环境下生存能力的作用也可能与改善细胞对低氧的感知能力密不可分。科学的研究没有止境，相信越来越多的基础研究会逐步揭开NCG在改善动物和人类健康方向的面纱。让我们共同见证：NCG，激发潜能，让生命健康成长。
